Question

6．MnO₂在电池、玻璃、有机合成等工业生产中应用广泛．利用粗MnO₂（含有杂质MnO和MnCO₃）制取纯MnO₂的流程如图1：

请回答下列问题：
（1）为加快酸浸速率可采取的措施有将粗MnO₂粉碎、适当增大硫酸浓度、升高温度等（答两点）．酸浸过程中稀硫酸可否用盐酸代替，回答并说明理由否，盐酸能与MnO₂反应产生氯气．
（2）操作X的名称是过滤．氧化过程反应的离子方程式是5Mn²⁺+2ClO₃^-+4H₂O=5MnO₂↓+Cl₂↑+8H⁺．
（3）加热条件下Cl₂与NaOH溶液反应，其氧化产物和还原产物的物质的量之比为1：5．
（4）酸浸过程中得到的溶液所含主要溶质为MnSO₄，电解该溶液也可制得MnO₂和H₂，写出该电解过程中阳极的电极反应式Mn²⁺-2e^-+H₂O=MnO₂↓+4H⁺．
（5）MnO₂常用作某些化学反应的催化剂．图2为2H₂O₂═2H₂O+O₂↑反应过程中的能量变化示意图，下列说法正确的是bd．
a．该反应为吸热反应，热效应为△H
b．反应历程b有催化剂参加
c．有催化剂时，该反应的活化能为E₁+E₂
d．改变催化剂，可改变该反应的活化能．

Answer 1

分析 粗MnO₂（含有较多的MnO和MnCO₃）样品加入硫酸，MnO₂不溶于硫酸，所以加稀硫酸时样品中的MnO和MnCO₃分别和硫酸反应生成可溶性的MnSO₄，同时产生二氧化碳，过滤后得二氧化锰固体及含有硫酸锰的滤液，向滤液中加入氯酸钠，反应的离子方程式5Mn²⁺+2ClO₃^-+4H₂O=5MnO₂↓+Cl₂↑+8H⁺，将产生的氯气和热的氢氧化钠溶液反应可以得到氯酸钠的溶液，将反应后的溶液过滤得固体二氧化锰和滤液为含有硫酸的溶液．
（4）酸浸过程中得到的溶液所含主要溶质为MnSO₄，根据阳极发生氧化反应，则为锰离子反应生成二氧化锰，据此书写；
（5）由图可知，a为反应2H₂O₂═2H₂O+O₂↑的能量变化，△H为其反应热，b为该反应加入催化剂的能量变化，反应活化能减小，△H不变，据此分析．

解答 解：（1）将粗MnO₂粉碎、适当增大硫酸浓度、升高温度等可以加快酸浸速率；盐酸能与MnO₂反应产生氯气，故不能用盐酸代替硫酸；
故答案为：将粗MnO₂粉碎、适当增大硫酸浓度、升高温度等；否，盐酸能与MnO₂反应产生氯气；
（2）粗MnO₂样品加入硫酸，MnO₂不溶于硫酸，所以加稀硫酸时样品中的MnO和MnCO₃分别和硫酸反应生成可溶性的MnSO₄，过滤后得二氧化锰固体及含有硫酸锰的滤液，氯酸钠氧化锰离子，反应为5Mn²⁺+2ClO₃^-+4H₂O=5MnO₂↓+Cl₂↑+8H⁺；
故答案为：过滤；5Mn²⁺+2ClO₃^-+4H₂O=5MnO₂↓+Cl₂↑+8H⁺；
（3）加热条件下Cl₂与NaOH溶液反应，生成氯酸钠，该反应为：Cl₂+6NaOH=5NaCl+NaClO₃+3H₂O，其氧化产物（NaClO₃）和还原产物（NaCl）的物质的量之比为1：5；
故答案为：1：5；
（4）根据分析酸浸过程中得到的溶液所含主要溶质为MnSO₄，电解该溶液也可制得MnO₂和H₂，阳极发生氧化反应，则阳极的反应式为：Mn²⁺-2e^-+H₂O=MnO₂↓+4H⁺；
故答案为：MnSO₄；Mn²⁺-2e^-+H₂O=MnO₂↓+4H⁺；
（5）a．由图可知，反应的能量降低，该反应为放热反应，热效应为△H＜0，故a错误；
b．反应历程b活化能降低，但不影响反应的反应热，应为有催化剂参加，故b正确；
c．有催化剂时，活化能降低，不为E₁+E₂，故c错误；
d．改变催化剂，可改变该反应的活化能，故d正确；
故答案为：bd．

点评 本题通过MnO₂的提纯综合考察了常见的基本实验操作、氧化还原方程式的配平、产物的判断及有关计算，为高频考点，把握流程中发生的化学反应及混合物分离方法为解答的关键，侧重分析能力及推断能力的考查，题目难度中等．