Question

【題目】二氧化錳因在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛而備受關(guān)注，制備二氧化錳是一項(xiàng)有意義的工作，某研究性小組對(duì)此展開(kāi)了系列研究．
（1）Ⅰ．用高錳酸鉀制備 資料一： 3K2MnO4+2H2SO4═2KMnO4+MnO2↓+2K2SO4+H2O
K2MnO4易溶于水
實(shí)驗(yàn)室加熱高錳酸鉀制氧氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ． 其反應(yīng)類(lèi)型是 ． 將反應(yīng)后的固體剩余物用稀硫酸浸取一段時(shí)間后過(guò)濾、洗滌、烘干即得MnO2 ， 用稀硫酸而不用水浸取的原因是 ．
（2）Ⅱ．用硫酸錳制備：電解MnSO4溶液可制得活性MnO2 ， 同時(shí)生成氫氣和硫酸，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ， 一段時(shí)間后溶液的pH將（填“變大”、“變小”或“不變”）
（3）Ⅲ．用廢鋰電池制備 資料二：2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑
用廢鋰電池正極材料（LiMn2O4、碳粉等涂覆在鋁箔上）制備納米MnO2 ， 并進(jìn)行鋰資源回收，流程如下：

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（ 1）“濾液”中溶質(zhì)的主要成分是（填化學(xué)式）．
（ 2）在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行“過(guò)濾”操作時(shí)，需要的玻璃儀器有燒杯、漏斗和 ．
（ 3）MnO2與碳粉經(jīng)下列三步反應(yīng)制得納米MnO2：
①2MnO2+C 2MnO+CO2↑
②MnO+H2SO4═MnSO4+H2O
③3MnSO4+2KMnO4+2H2O═5MnO2↓+K2SO4+2H2SO4
上述涉及元素化合價(jià)變化的反應(yīng)有（填序號(hào)）．
（4）IV．用碳酸錳制備 控制一定的溫度，焙燒MnCO3制取MnO2的裝置如下：

（ 1）實(shí)驗(yàn)中觀(guān)察到澄清石灰水變渾濁，寫(xiě)出石英管中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式 ．
（ 2）MnCO3在空氣中加熱易轉(zhuǎn)化為錳的不同氧化物，其殘留固體質(zhì)量隨溫度的變化如圖所示．圖中B點(diǎn)對(duì)應(yīng)固體成分的化學(xué)式為（請(qǐng)寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）

Answer 1

【答案】
（1）2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑；分解反應(yīng)；使錳酸鉀轉(zhuǎn)化得到二氧化錳，獲得更多的二氧化錳
（2）2H2O+MnSO4 H2↑+H2SO4+MnO2↓；變小
（3）NaAlO2；玻璃棒；①③
（4）MnCO3 CO2↑+MnO2；Mn2O3
【解析】解：Ⅰ．用高錳酸鉀制備 實(shí)驗(yàn)室加熱高錳酸鉀制氧氣是高錳酸鉀在加熱的條件下生成錳酸鉀和二氧化錳以及氧氣，對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式為 2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑．形式上為一變多，為分解反應(yīng)．根據(jù)信息提示“3K2MnO4+2H2SO4═2KMnO4+MnO2↓+2K2SO4+H2O”，將反應(yīng)后的固體剩余物（錳酸鉀和二氧化錳的混合物）用稀硫酸浸取一段時(shí)間后過(guò)濾、洗滌、烘干即得MnO2 ， 使錳酸鉀轉(zhuǎn)化得到二氧化錳，獲得更多的二氧化錳，所以用稀硫酸而不用水浸�。�
Ⅱ．用硫酸錳制備：電解MnSO4溶液可制得活性MnO2 ， 同時(shí)生成氫氣和硫酸，反應(yīng)物為硫酸錳和水，條件是通電，生成二氧化錳和氫氣以及硫酸，對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式為 2H2O+MnSO4 H2↑+H2SO4+MnO2↓，由于水越來(lái)越少，硫酸越來(lái)越多，也就是酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變大，所以酸性越來(lái)越強(qiáng)，而pH越來(lái)越小，所以一段時(shí)間后溶液的pH將 變�。�
Ⅲ．用廢鋰電池制備 （1）“濾液”中存在可溶性物質(zhì)，而廢舊鋰電池正極材料和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，根據(jù)信息“2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑”，可知生成了偏鋁酸鈉，所以溶質(zhì)的主要成分是 NaAlO2（還可能有剩余的NaOH，要求書(shū)寫(xiě)主要成分的化學(xué)式）．（2）在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行“過(guò)濾”操作時(shí)，需要的玻璃儀器有燒杯、漏斗和 玻璃棒．（3）MnO2與碳粉經(jīng)下列三步反應(yīng)制得納米MnO2：①2MnO2+C 2MnO+CO2↑，有單質(zhì)參與反應(yīng)，所以有化合價(jià)改變；②MnO+H2SO4═MnSO4+H2O，為復(fù)分解反應(yīng)，無(wú)化合價(jià)改變；③3MnSO4+2KMnO4+2H2O═5MnO2↓+K2SO4+2H2SO4 ， 硫酸錳中的錳元素有+2變化+4價(jià)，而高錳酸鉀中的錳元素由+7價(jià)變?yōu)?4價(jià)，所以有化合價(jià)的改變．
上述涉及元素化合價(jià)變化的反應(yīng)有 ①③．
IV．用碳酸錳制備（1）實(shí)驗(yàn)中觀(guān)察到澄清石灰水變渾濁，說(shuō)明生成了二氧化錳和二氧化碳，對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式 MnCO3 CO2↑+MnO2 ． （2）MnCO3在空氣中加熱易轉(zhuǎn)化為錳的不同氧化物，其殘留固體質(zhì)量隨溫度的變化如圖所示．樣品100g在圖中B點(diǎn)對(duì)應(yīng)固體的質(zhì)量為68.70g，而過(guò)程中錳元素的質(zhì)量不變，100g碳酸錳中錳元素的質(zhì)量為100g× ，則B點(diǎn)物質(zhì)含氧元素的質(zhì)量為68.70g﹣100g× ，在固體中錳原子和氧原子個(gè)數(shù)比為 ： ≈2：3
則固體成分的化學(xué)式為Mn2O3 ．
所以答案是：I．用高錳酸鉀制備
2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑． 分解反應(yīng)． 使錳酸鉀轉(zhuǎn)化得到二氧化錳，獲得更多的二氧化錳．
Ⅱ．用硫酸錳制備：2H2O+MnSO4 H2↑+H2SO4+MnO2↓； 變�。�
Ⅲ．用廢鋰電池制備（1）NaAlO2；（2）玻璃棒．（3）①③．
IV．用碳酸錳制備（1）MnCO3 CO2↑+MnO2 ． （2）Mn2O3 ．
【考點(diǎn)精析】通過(guò)靈活運(yùn)用過(guò)濾操作的注意事項(xiàng)和書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式、文字表達(dá)式、電離方程式，掌握過(guò)濾操作注意事項(xiàng)：“一貼”“二低”“三靠；過(guò)濾后，濾液仍然渾濁的可能原因有:①承接濾液的燒杯不干凈②傾倒液時(shí)液面高于濾紙邊緣③濾紙破損；注意：a、配平 b、條件 c、箭號(hào)即可以解答此題．