Question

（12分）尖晶石型锰酸锂（LiMn₂O₄）是一种环保绿色能源新型材料。实验室通过下列方法制取：将MnO₂和Li₂CO₃按4︰1的物质的量比配料，球磨3～5小时，然后升温至600℃～750℃，保温24小时，自然冷却至室温得产品。
（1）保温24小时的目的是____________________________________________________。
（2）写出该反应的化学方程式_________________________________________________。
（3）实验室测定锰酸锂中锰的平均化合价的实验步骤如下：
步骤1：准确称取0.1g左右的尖晶石型锰酸锂试样于锥形瓶中，加入5mL稀硫酸、10.00mL 0.2000mol/L草酸钠（Na₂C₂O₄）标准溶液，于80℃水浴加热溶解；
步骤2:待试样全部溶解，立即用浓度为0.2000mol/L的高锰酸钾溶液滴定至终点；
步骤3:计算样品得电子的物质的量n；
步骤4：将溶液中Mn²⁺氧化为Mn³⁺，再用硫酸亚铁铵标准溶液滴定，记录实验数据，计算出样品中Mn元素的质量为m；
步骤5：将实验步骤1-4重复2次。
已知反应： 2Mn³⁺＋C₂O₄^2-=2Mn²⁺＋2CO₂↑；Mn⁴⁺＋C₂O₄^2-=Mn²⁺＋2CO₂↑
2MnO₄^－＋5C₂O₄^2-＋16H⁺="2" Mn²⁺＋10 CO₂↑+8H₂O
①步骤2中，为判断滴定终点，_________（填“需要”或“不需要”）加入指示剂。
②步骤4中，滴定时盛放硫酸亚铁铵标准溶液的玻璃仪器是___________________。
③请用样品得电子的物质的量n和样品中Mn元素的质量m来表示样品中Mn元素的化合价=_____。

Answer 1

（1）MnO₂与Li₂CO₃充分反应。
（2）8MnO₂ + 2Li₂CO₃4LiMn₂O₄ + 2CO₂↑ + O₂↑。
（3）①不需要。        ②酸式滴定管。        ③。

试题分析：（1）保温24小时的目的是让MnO₂与Li₂CO₃充分反应。（2）MnO₂和Li₂CO₃反应后只有Mn的价态降低，必然有元素的化合价升高，C元素处在最高价态，不能升高，则只能是O元素价态升高，所以还有O₂生成。该反应的方程式为：8MnO₂+2Li₂CO₃4LiMn₂O₄ + 2CO₂↑ + O₂↑。（3）①因为KMnO4本身有颜色，所以不需要指示剂。②硫酸亚铁铵溶液水解呈酸性，所以要用酸式滴定管盛放。③设Mn元素的化合价为x，则n=(x-2)，x=2 + 55n/m。
点评：本题看似复杂，但是问题比较简单，只要掌握基本知识就可以解答。