Question

（12分）尖晶石型錳酸鋰（LiMn₂O₄）是一種環保綠色能源新型材料。實驗室通過下列方法制取：將MnO₂和Li₂CO₃按4︰1的物質的量比配料，球磨3～5小時，然后升溫至600℃～750℃，保溫24小時，自然冷卻至室溫得產品。

（1）保溫24小時的目的是____________________________________________________。

（2）寫出該反應的化學方程式_________________________________________________。

（3）實驗室測定錳酸鋰中錳的平均化合價的實驗步驟如下：

步驟1：準確稱取0.1g左右的尖晶石型錳酸鋰試樣于錐形瓶中，加入5mL稀硫酸、10.00mL 0.2000mol/L草酸鈉（Na₂C₂O₄）標準溶液，于80℃水浴加熱溶解；

步驟2: 待試樣全部溶解，立即用濃度為0.2000mol/L的高錳酸鉀溶液滴定至終點；

步驟3: 計算樣品得電子的物質的量n；

步驟4：將溶液中Mn²⁺氧化為Mn³⁺，再用硫酸亞鐵銨標準溶液滴定，記錄實驗數據，計算出樣品中Mn元素的質量為m；

步驟5：將實驗步驟1-4重復2次。

已知反應： 2Mn³⁺＋C₂O₄^2-=2Mn²⁺＋2CO₂↑；Mn⁴⁺＋C₂O₄^2-=Mn²⁺＋2CO₂↑

2MnO₄^－＋5C₂O₄^2-＋16H⁺=2 Mn²⁺＋10 CO₂↑+8H₂O

①步驟2中，為判斷滴定終點，_________（填“需要”或“不需要”）加入指示劑。

②步驟4中，滴定時盛放硫酸亞鐵銨標準溶液的玻璃儀器是___________________。

③請用樣品得電子的物質的量n和樣品中Mn元素的質量m來表示樣品中Mn元素的化合價=_____。

 

Answer 1

【答案】

（1）MnO₂與Li₂CO₃充分反應。

       （2）8MnO₂ + 2Li₂CO₃4LiMn₂O₄ + 2CO₂↑ + O₂↑。

       （3）①不需要。        ②酸式滴定管。        ③。

【解析】

試題分析：（1）保溫24小時的目的是讓MnO₂與Li₂CO₃充分反應。（2）MnO₂和Li₂CO₃反應后只有Mn的價態降低，必然有元素的化合價升高，C元素處在最高價態，不能升高，則只能是O元素價態升高，所以還有O₂生成。該反應的方程式為：8MnO₂+2Li₂CO₃4LiMn₂O₄ + 2CO₂↑ + O₂↑。（3）①因為KMnO4本身有顏色，所以不需要指示劑。②硫酸亞鐵銨溶液水解呈酸性，所以要用酸式滴定管盛放。③設Mn元素的化合價為x，則n=(x-2)，x=2 + 55n/m。

考點：化學實驗習題

點評：本題看似復雜，但是問題比較簡單，只要掌握基本知識就可以解答。