(8分)MnO2是一种重要的无机功能材料,粗MnO2的提纯是工业生产的重要环节。某研究性学习小组设计了将粗MnO2(含有较多的MnO和MnCO3)样品转化为纯MnO2的实验,其流程如下:
(1)第①步加稀H2SO4时,粗MnO2样品中的 (写化学式)转化为可溶性物质。
(2)第②步反应的离子方程式是:
+ ClO3—+ = MnO2↓+ Cl2↑+ 。
(3)第③步蒸发操作必需的仪器有铁架台(含铁圈)、 、 、玻璃棒。
(4)若粗MnO2样品的质量为12.69g,第①步反应后,经过滤得到8.7g MnO2,并收集到0、224LCO2(标准状况下),则在第①步反应中至少需要 mol H2SO4。
(已知摩尔质量:MnO2 -87g/mol; MnO-71g/mol; MnCO3-115 g/mol)
(8分)
(1)MnO和MnCO3(2分,对一个1分,错一个扣1分,不计负分)
(2)5Mn2++2ClO3-+4H2O=5MnO2↓+Cl2↑+8H+(配平2分),
(3)蒸发皿酒精灯(2分);
(4)0.05(2分)
(1)样品加稀硫酸后,MnO2不溶,而MnO和MnCO3均溶于其中:
MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑ MnO+H2SO4=MnSO4+H2O
过滤后得到MnSO4滤液
(2)由图示可知,NaClO3中的氯元素化合价降为0价氯气,做氧化剂,氧化了溶液中的MnSO4,氧化产物为MnO2:5Mn2++2ClO3-+4H2O=5MnO2↓+Cl2↑+8H+
(3)蒸发需要的仪器包括:铁架台、蒸发皿、酒精灯、玻璃棒等
(4)由上述方程式可计算出:MnCO3为0.01mol,质量为1.15g,可消耗0.01mol的硫酸,进而可计算出MnO为2.84g,也就是0.04mol,可消耗0.04mol的硫酸;故最少需要硫酸的物质的量为0.05mol