Question

（12分）尖晶石型錳酸鋰（LiMn₂O₄）是一種環(huán)保綠色能源新型材料。實(shí)驗(yàn)室通過(guò)下列方法制�。簩�MnO₂和Li₂CO₃按4︰1的物質(zhì)的量比配料，球磨3～5小時(shí)，然后升溫至600℃～750℃，保溫24小時(shí)，自然冷卻至室溫得產(chǎn)品。
（1）保溫24小時(shí)的目的是____________________________________________________。
（2）寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式_________________________________________________。
（3）實(shí)驗(yàn)室測(cè)定錳酸鋰中錳的平均化合價(jià)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：
步驟1：準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)；
步驟3:計(jì)算樣品得電子的物質(zhì)的量n；
步驟4：將溶液中Mn²⁺氧化為Mn³⁺，再用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算出樣品中Mn元素的質(zhì)量為m；
步驟5：將實(shí)驗(yàn)步驟1-4重復(fù)2次。
已知反應(yīng)： 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(diǎn)，_________（填“需要”或“不需要”）加入指示劑。
②步驟4中，滴定時(shí)盛放硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的玻璃儀器是___________________。
③請(qǐng)用樣品得電子的物質(zhì)的量n和樣品中Mn元素的質(zhì)量m來(lái)表示樣品中Mn元素的化合價(jià)=_____。

Answer 1

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

試題分析：（1）保溫24小時(shí)的目的是讓MnO₂與Li₂CO₃充分反應(yīng)。（2）MnO₂和Li₂CO₃反應(yīng)后只有Mn的價(jià)態(tài)降低，必然有元素的化合價(jià)升高，C元素處在最高價(jià)態(tài)，不能升高，則只能是O元素價(jià)態(tài)升高，所以還有O₂生成。該反應(yīng)的方程式為：8MnO₂+2Li₂CO₃4LiMn₂O₄ + 2CO₂↑ + O₂↑。（3）①因?yàn)镵MnO4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(shè)Mn元素的化合價(jià)為x，則n=(x-2)，x=2 + 55n/m。
點(diǎn)評(píng)：本題看似復(fù)雜，但是問(wèn)題比較簡(jiǎn)單，只要掌握基本知識(shí)就可以解答。