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锰酸锂(LiaMnbOc)是动力锂离子电池的一种正极材料,其中的锰元素显+4、+3及+2价三种价态.实验室可通过连续滴定法测定其中锰元素的平均价态(平均价态=化合物中同种元素不同价
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锰酸锂(LiaMnbOc)是动力锂离子电池的一种正极材料,其中的锰元素显+4、+3及+2价三种价态.实验室可通过连续滴定法测定其中锰元素的平均价态
(平均价态=
,如Fe3O4中铁元素平均价态为+
).实验步骤如下:
已知相关部分反应如下:
①2Mn3++C2O42-=2Mn2++2CO2↑;Mn4++C2O42-=Mn2++2CO2↑
②2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O
③14Mn2++2ClO4-+28PO43-+16H+=14Mn(PO4)23-+Cl2↑+8H2O
(1)LiaMnbOc中锂显+1价,氧显-2价,则锰元素的平均价态为___(用含a、b、c代数式表示).
(2)判断步骤②滴定达到终点时的判断依据是___.步骤②滴定速度不能过快,否则在酸性的热溶液中高锰酸钾会转化为二氧化锰及氧气,该反应的离子方程式为___.
(3)已知V1=22.00,V2=16.40,根据以上实验数据计算该锰酸锂试样中锰的平均价态(写出计算过程,结果保留2位小数).
(平均价态=
化合物中同种元素不同价态的代数和 |
该元素原子数目总和 |
8 |
3 |
已知相关部分反应如下:
①2Mn3++C2O42-=2Mn2++2CO2↑;Mn4++C2O42-=Mn2++2CO2↑
②2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O
③14Mn2++2ClO4-+28PO43-+16H+=14Mn(PO4)23-+Cl2↑+8H2O
(1)LiaMnbOc中锂显+1价,氧显-2价,则锰元素的平均价态为___(用含a、b、c代数式表示).
(2)判断步骤②滴定达到终点时的判断依据是___.步骤②滴定速度不能过快,否则在酸性的热溶液中高锰酸钾会转化为二氧化锰及氧气,该反应的离子方程式为___.
(3)已知V1=22.00,V2=16.40,根据以上实验数据计算该锰酸锂试样中锰的平均价态(写出计算过程,结果保留2位小数).
▼优质解答
答案和解析
(1)LiaMnbOc中锂显+1价,氧显-2价,设Mn的化合价为+x,根据化合价代数和为零,a+bx-2c=0,x=+
;
故答案为:+
;
(2)用高锰酸钾溶液滴定剩余的草酸钠,当滴定完全后,显示高锰酸钾的颜色,当滴入最后一定高锰酸钾溶液,溶液由无色变为浅红色,且30s内不褪色;高锰酸钾在酸性条件下,发生自身氧化还原反应,生成二氧化锰及氧气,离子方程式为4MnO4-+4H+
4MnO2+2H2O+3O2↑;
故答案为:当滴入最后一定高锰酸钾溶液,溶液由无色变为浅红色,且30s内不褪色;4MnO4-+4H+
4MnO2+2H2O+3O2↑;
(3)n(Na2C2O4)=0.2000mol/L×0.01L=2.000×10-3mol,
n(KMnO4)=0.02000mol/L×0.022L=4.400×10-4mol,
还原Mn4+、Mn3+的草酸钠为2.000×10-3mol-
×4.400×10-4mol=9.000×10-4mol,
n(Mn4+)+
n(Mn3+)=9.000×10-4mol ①
锰酸锂(LiaMnbOc)中总锰量为n(Mn4+)+n(Mn3+)+n(Mn2+)=n[(NH4)2Fe(SO4)2]-n(KMnO4)=0.1000mol/L×0.0164L-4.400×10-4mol=1.2000×10-3mol ②,
锰酸锂样品中锰的平均价态为
=
=
=+3.50,
答:该锰酸锂试样中锰的平均价态为+3.50.
2c-a |
b |
故答案为:+
2c-a |
b |
(2)用高锰酸钾溶液滴定剩余的草酸钠,当滴定完全后,显示高锰酸钾的颜色,当滴入最后一定高锰酸钾溶液,溶液由无色变为浅红色,且30s内不褪色;高锰酸钾在酸性条件下,发生自身氧化还原反应,生成二氧化锰及氧气,离子方程式为4MnO4-+4H+
| ||
故答案为:当滴入最后一定高锰酸钾溶液,溶液由无色变为浅红色,且30s内不褪色;4MnO4-+4H+
| ||
(3)n(Na2C2O4)=0.2000mol/L×0.01L=2.000×10-3mol,
n(KMnO4)=0.02000mol/L×0.022L=4.400×10-4mol,
还原Mn4+、Mn3+的草酸钠为2.000×10-3mol-
5 |
2 |
n(Mn4+)+
1 |
2 |
锰酸锂(LiaMnbOc)中总锰量为n(Mn4+)+n(Mn3+)+n(Mn2+)=n[(NH4)2Fe(SO4)2]-n(KMnO4)=0.1000mol/L×0.0164L-4.400×10-4mol=1.2000×10-3mol ②,
锰酸锂样品中锰的平均价态为
4n(Mn4+)+3n(Mn3+)+2n(Mn2+) |
n(Mn4+)+n(Mn3+)+n(Mn2+) |
2(①+②) |
② |
4.2000×10-3mol |
1.2000×10-3mol |
答:该锰酸锂试样中锰的平均价态为+3.50.
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