Question

8．工業(yè)上硫酸錳氨[（NH₄）₂Mn（SO₄）₂]，可用于木材防火涂料等．其制備工藝如圖1：

已知步驟反應(yīng)：H₂C₂O₄（aq）+H₂SO₄（aq）+MnO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnSO₄（aq）+2CO₂（g）+2H₂O（l）△H
（1）在步驟I的反應(yīng)中，氧化劑是MnO₂
（2）步驟Ⅱ中趁熱過濾前需向M_nS0₄溶液中加人少量熱水，其目的是防止過濾時(shí)因溫度降低有MnSO₄晶體析出所得（NH₄）₂Mn（SO₄）₂晶體需用酒精溶液洗滌，洗去的主要雜質(zhì)離子有NH₄⁺、SO₄^2-；
（3 下列操作有利于提高產(chǎn)品產(chǎn)率的是ABC（填序號(hào)）
A．慢慢分次加人二氧化錳
B．趁熱過濾
C．冰水浴充分冷卻
D．用水水代替酒精溶液洗滌
（4）一定條件下，在步驟I的水溶液中1molMnO₂完全反應(yīng)時(shí)相對(duì)能量變化如圖，則△H=+20 kJ/mol；催化劑是否參加化學(xué)反應(yīng)是（填“是”或“否”或^“不確定”）
（5）堿性千電池中含大量MnO₂可以回收利用，該電池工作時(shí)的正極反應(yīng)試為2MnO₂+2H₂O+2e^-=2MnOOH+2OH^-若從電池中回收87kg
MnO₂，理論上可以獲得[（NH₄）₂Mn（SO₄）₂283kg．

Answer 1

分析 （1）氧化劑是化合價(jià)降低的反應(yīng)物；
（2）溫度降低，有MnSO₄晶體析出；（NH₄）₂Mn（SO₄）₂：晶體表面附著雜質(zhì)離子有NH₄⁺、SO₄^2-；
（3）A．慢慢分次加入二氧化錳能夠提高二氧化錳的浸出率；
B．趁熱過濾防止過濾時(shí)因溫度降低有MnSO₄晶體析出；
C．冰水浴充分冷卻是降低產(chǎn)品在水中溶解度；
D．項(xiàng)用水代替酒精溶液洗滌會(huì)使產(chǎn)品溶于水而損失；
（4）根據(jù)反應(yīng)熱△H=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能；催化劑改變反應(yīng)歷程，先參與反應(yīng)后生成，降低活化能；
（5）堿性鋅錳電池的總反應(yīng)是：Zn+2MnO₂+2H₂O═2MnOOH+Zn（OH）₂，Zn從零價(jià)升至+2價(jià)，失去電子為負(fù)極，電極反應(yīng)為：Zn-2e^-+2OH^-=Zn（OH）₂，用總反應(yīng)減去負(fù)極反應(yīng)，即可得正極反應(yīng)；根據(jù)錳守恒建立關(guān)系式：MnO₂～（NH₄）₂Mn（SO₄）₂來解答．

解答 解：（1）在步驟I的反應(yīng)中，MnO₂中錳的化合價(jià)由+4價(jià)降為+2價(jià)，屬于氧化劑；
故答案為：MnO₂；
（2）步驟Ⅱ中趁熱過濾前需向MnSO₄溶液中加入少量熱水，其目的是使溶液溫度處于高溫環(huán)境，防止過濾時(shí)因溫度降低有MnSO₄晶體析出；
步驟Ⅲ中（NH₄）₂Mn（SO₄）₂：晶體表面附著雜質(zhì)離子有NH₄⁺、SO₄^2-，故用酒精溶液洗滌，洗去的主要雜質(zhì)離子有NH₄⁺、SO₄^2-；
故答案為：防止過濾時(shí)因溫度降低有MnSO₄晶體析出；NH₄⁺、SO₄^2-；
（3）A．慢慢分次加入二氧化錳能夠提高二氧化錳的浸出率，提高產(chǎn)品產(chǎn)率，故A正確；
B．趁熱過濾防止過濾時(shí)因溫度降低有MnSO₄晶體析出，提高產(chǎn)品產(chǎn)率，故B正確；
C．冰水浴充分冷卻是降低產(chǎn)品在水中溶解度，提高產(chǎn)品析出率，故C正確；
D．用水代替酒精溶液洗滌會(huì)使產(chǎn)品溶于水而損失，產(chǎn)率降低，故D錯(cuò)誤；故選ABC；
（4）由圖象可知△H=40 kJ/mol-20 kJ/mol=+20 kJ/mol；催化劑改變反應(yīng)歷程，先參與反應(yīng)后生成，降低活化能；
故答案為：+20 kJ/mol；是；
（5）堿性鋅錳電池的總反應(yīng)是：Zn+2MnO₂+2H₂O═2MnOOH+Zn（OH）₂，Zn從零價(jià)升至+2價(jià)，失去電子為負(fù)極，電極反應(yīng)為：Zn-2e^-+2OH^-=Zn（OH）₂，用總反應(yīng)減去負(fù)極反應(yīng)，即可得正極反應(yīng)：2MnO₂+2H₂O+2e^-=2MnOOH+2OH^-；
MnO₂～（NH₄）₂Mn（SO₄）₂            
87          283
87g         m
 解得m=283g
故答案為：2MnO₂+2H₂O+2e^-=2MnOOH+2OH^-；283．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查化工流程中操作目的、原理有關(guān)問題，涉及知識(shí)點(diǎn)較多，培養(yǎng)了學(xué)生運(yùn)用知識(shí)的能力．