Question

MnO₂在化工生產(chǎn)和化學(xué)實(shí)驗(yàn)中都有廣泛的用途。我國的錳礦資源豐富，儲量居世界前列。其中軟錳礦的主要成分為MnO₂。某廠技術(shù)科依據(jù)反應(yīng)：

MnO₂++4H⁺====Mn²⁺+2CO₂↑+2H₂O

2+5+16H⁺====2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O

通過如下實(shí)驗(yàn)測定軟錳礦中MnO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

①準(zhǔn)確稱取軟錳礦樣品m g于燒杯中，加入過量草酸鈉（Na₂C₂O₄)和足量的稀硫酸，加熱至反應(yīng)完全（雜質(zhì)不參加反應(yīng)）；

②冷卻、過濾、洗滌，洗滌液及濾液全部轉(zhuǎn)移至500 mL容量瓶并定容；

③從容量瓶中取出25.00 mL溶液于錐形瓶中，以0.0200 mol·L^-1的KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，當(dāng)?shù)稳?0.00 mL KMnO₄溶液時(shí)達(dá)滴定終點(diǎn)。

請回答下列問題：

（1）實(shí)驗(yàn)步驟①中草酸鈉必須加入過量的目的是__________________________________。

（2）實(shí)驗(yàn)步驟②中若未將洗滌液（含洗滌濾出物、盛濾液的燒杯及玻棒）全部轉(zhuǎn)移入容量瓶，將導(dǎo)致測量結(jié)果____________。（填“偏高”“偏低”或“無影響”）

（3）實(shí)驗(yàn)步驟③中KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液應(yīng)置于____________（填“酸式”或“堿式”）滴定管中。判斷達(dá)到滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是__________________________________________。

（4）欲實(shí)現(xiàn)本實(shí)驗(yàn)的目的，實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)準(zhǔn)確獲得的數(shù)據(jù)是____________。請用設(shè)定的物理量結(jié)合測定的數(shù)據(jù)表示出該軟錳礦中MnO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：____________。

（5）完成本實(shí)驗(yàn)的化學(xué)原理有多種。例如：

①4MnO₂2Mn₂O₃+O₂↑;

②3MnO₂+4Al3Mn+2Al₂O₃;

③MnO₂+4HCl（濃）MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O

試從化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的科學(xué)性、簡約性等評估，上述原理中適宜的是__________（填序號）。

Answer 1

（1）確保MnO₂完全反應(yīng)

（2）偏高

（3）酸式  最后一滴KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液滴入，紫色在半分鐘內(nèi)不褪去

（4）草酸鈉物質(zhì)的量

×100%

（5）①

解析：本題是對定量實(shí)驗(yàn)的考查，要求我們具備完整的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和對知識的把握能力。由兩方程式看出，第一個(gè)反應(yīng)是利用Na₂C₂O₄還原MnO₂為Mn²⁺,因而Na₂C₂O₄必須過量。第二個(gè)反應(yīng)是用KMnO₄氧化剩余的C₂O^2-₄，由于KMnO₄的量已知，故要測定MnO₂的含量，還需知道Na₂C₂O₄的質(zhì)量或物質(zhì)的量。實(shí)驗(yàn)中要準(zhǔn)確操作，洗滌液轉(zhuǎn)移不完全，會導(dǎo)致KMnO₄用量減少，MnO₂含量偏高。終點(diǎn)的判斷是利用KMnO₄自身的顏色變化來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)最后一滴KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液滴入后，其紫色在半分鐘內(nèi)不褪去，就已達(dá)終點(diǎn)。測定MnO₂含量的方法有多種。可利用和濃HCl反應(yīng)生成的Cl₂的量來計(jì)算，也可用鋁熱反應(yīng)，但較好的方法是利用加熱法：4MnO₂2Mn₂O₃+O₂↑此法只要稱量軟錳礦的質(zhì)量和反應(yīng)后剩余物的質(zhì)量，由質(zhì)量差即可求出MnO₂的質(zhì)量。?

w(MnO₂)=×100%