Question

MnO₂是一种重要的无机功能材料，MnO₂的制取和在生产生活中的应用流程如图16所示：

（1）步骤I中需要对富集后的矿石进行粉碎处理，其目的是__________________。

（2）步骤II中消耗0.5molMn²⁺时，用去1 mol·L^-1的NaClO₃溶液200mL，该反应离子方程式为___________________。

（3）步骤III反应②是工业冶炼金属锰的原理，化学方程式为_____________________。欲从反应③充全反应后的残渣中回收二氧化锰（难溶于水），其操作步骤是_________、烘干。

（4）已知溶液B的溶质之一（X）可循环用于步骤II中的生产，试写出A与热NaOH浓溶液反应生成X的化学方程式：_______________________。

（5）电解步骤I所得溶液也可得到MnO₂，写出阳极Mn²⁺生成MnO₂的电极反应式：__________________，阴极生成的气体产物是_____________。

（6）海底富集多种矿物结核，锰结核是其中的一种。一种质量比约为m（Mn） ∶m（Fe）=55∶448的合金 钢（其他元素略），具有抗御激烈冲击和磨损的能力，可作航母甲板等。欲通过铝热反应炼得这样的合金MnO₂、Fe₂O₃、Al的投料比（按物质的量之比）约为 _________________。

Answer

（1）加快浸取速率

（2）5Mn2++2ClO3-+4H2O=5MnO2↓+Cl2↑+8H+

（3）3MnO2+4Al3Mn+2Al2O3；溶解、过滤、洗涤

（4）3Cl2+6NaOH（浓）5NaCl+NaClO3+3H2O

（5）Mn2++2H2O－2e－=MnO2+4H+；H2

（6）3︰12︰28

【解析】

试题分析：MnO2是一种重要的无机功能材料，MnO2的制取和在生产生活中的应用流程如图16所示：

（1）步骤I中需要对富集后的矿石进行粉碎处理，其目的是加快浸取速率。

故答案为：快浸取速率；

（2）步骤II中消耗0.5molMn2+时，用去NaClO3的物质的量为：1mol·L-1×0.200mL=0.2mol，则该反应离子方程式为：5Mn2+ + 2ClO3-+ 4H2O=5MnO2↓+ Cl2↑ + 8H+。

（3）步骤III反应②是工业利用铝热反应来冶炼金属锰的原理，化学方程式为：3MnO2 + 4Al3Mn + 2Al2O3；欲从反应③充全反应后的残渣中回收二氧化锰（难溶于水），其操作步骤是溶解、过滤、洗涤、烘干。

（4）依据流程图分析可知溶液B的中可循环用于步骤II中的物质是NaClO3，则A为Cl2 、X为NaClO3，该反应的化学方程式：3Cl2 + 6NaOH（浓） 5NaCl + NaClO3 + 3H2O。

（5）电解步骤I所得溶液也可得到MnO2，阳极Mn2+生成MnO2的电极反应式：Mn2++2H2O－2e－=MnO2+4H+；阴极H+发生还原反应：2H++2e－= H2↑，则生成的气体产物是H2。

（6）依题意可知该合金钢中m（Mn） ∶m（Fe）=55∶448，则n（Mn） ∶n（Fe）=1∶8。结合3MnO2 + 4Al3Mn + 2Al2O3、Fe2O3+2Al2Fe+2Al2O3，可知MnO2、Fe2O3、Al的投料比（按物质的量之比）约为：1︰4︰（8+4/3）=3︰12︰28。

考点：考查物质的分离提纯方法的综合应用；离子方程式的书写；化学反应方程式的计算

【名师点睛】无论属于哪种类型的计算题目，思维模式首先考虑：“以物质的量为中心，依据质量守恒和电子守恒列关系式”。根据化学方程式的有关计算总体原则是：以物质的量为中心，依据质量守恒和电子守恒列关系式。根据化学方程式的计算，多以物质的量为核心，考查物质的量、阿伏伽德罗常数、物质的量浓度、物质的质量、摩尔质量、气体的体积、气体摩尔体积等相关物理量的转化关系，以及反应物的转化率或产物的产率的计算，同时还可以融入多种化学解题思想，比如极值法、差量法、守恒法、讨论法、特殊值法等，是历来高考的重点内容。（1）有关化合价计算题型：首先明确物质中各元素的化合价，依据化合价代数和等于0列关系式；（2）有关化学方程式计算题型：一定要准确找出相关物质之间的计量数关系，如果有一种反应物过量，则应根据量少的反应物来进行计算；如果涉及多步反应，可以根据几个化学方程式找出有关物质的关系式进行计算，使计算简化；如果是离子反应，可以根据离子方程式进行计算；如果是氧化还原反应，也可以利用电子转移关系进行有关计算。