Question

MnO₂又名黑锰矿，主要用于生产优质软磁铁氧体。MnO₂的合成方法按制备工艺中所用原料的不同，分为固相合成和液相合成。已知：MnO₂不溶于水，其中锰的价态有+2价，也可能有+3价和+4价。

请回答下列问题：

（1）若Mn₃O₄中锰的价态看作由+2和+4价组成，写出它由氧化物形成的表达式：            。

（2）MnOOH中锰的价态为           价，写出②的化学方程式：                 。

（3）将(NH₄)₂SO₄溶于水使锰的悬浊液显酸性，随即缓慢地产生气泡，试用相应的离子方程式解释原因：                  。过滤出的Mn(OH)₂需要洗涤，简要说明洗涤沉淀的操作过程：               。

（4）若③中收集到672mL(标准状况下)的H₂，则理论上可以得到       g Mn₃O₄。

Answer

(1)2MnO·MnO2或MnO2·2MnO；

(2)+3；12Mn2O3 + CH4 8Mn3O4 + CO2 + 2H2O；

(3)Mn+2NH4++2H2O=Mn2++H2↑+2NH3·H2O；向过滤器中加蒸馏水浸没沉淀，待水自然流出后，重复上述操作2-3次；(4)2.29；

【解析】

试题分析：（1）若Mn3O4中锰的价态看作由+2和+4价组成，可以用氧化物形成的表达为2MnO·MnO2，故答案为：2MnO·MnO2或MnO2·2MnO；

（2）根据O的化合价为-2价，H的化合价为+1价，结合正负化合价的代数和为0，MnOOH中锰的价态为+3价；根据流程图，反应②是Mn2O3与CH4反应生成Mn3O4，根据化合价的变化情况可知，Mn元素的化合价降低，则C元素的化合价升高，故生成二氧化碳，反应的化学方程式为12Mn2O3 + CH4 8Mn3O4 + CO2 + 2H2O，故答案为：+3；12Mn2O3 + CH4 8Mn3O4 + CO2 + 2H2O；

（3） (NH4)2SO4溶于水，由于铵根离子的水解，溶液显酸性，锰与酸反应放出氢气，反应的离子方程式为Mn + 2NH4+ + 2H2O = Mn2+ + H2↑+ 2NH3·H2O；根据洗涤沉淀的一般方法，洗涤Mn(OH)2的操作过程为向过滤器中加蒸馏水浸没沉淀，待水自然流出后，重复上述操作2-3次，故答案为：Mn + 2NH4+ + 2H2O = Mn2+ + H2↑+ 2NH3·H2O；向过滤器中加蒸馏水浸没沉淀，待水自然流出后，重复上述操作2-3次；

（4）标准状况下672mLH2的物质的量为=0.03mol，根据方程式，生成Mn2+ 的物质的量为0.03mol，根据元素守恒，生成 Mn3O4的质量为×229g/mol=2.29g，故答案为：2.29。

考点：考查了物质制备的工艺流程、化学计算的相关知识。