Question

【題目】KMnO4和MnO2都是重要化學物質，在實驗室可以做氧化劑和催化劑，某學習小組對兩種物質的制備和性質探究如下：

I.MnO2的制備：

該學習小組設計了將粗MnO2（含有較多的MnO、MnCO3和Fe2O3）樣品轉化為純MnO2實驗，其工藝流程如下：

請回答下列問題：

（1）第①步操作中，生成CO2的化學方程式為____________。

（2）第②步操作中，NaClO3氧化MnSO4的離子方程式為_____________。

（3）第③步操作中，最終得到的固體除NaClO3外，還一定含有下列物質中的_________（填序號）。

a. NaCl b. NaClO c. NaClO4 d. NaOH

（4）為得到純凈的MnO2，須將過濾后的MnO2合并后進行洗滌。洗滌沉淀所用的玻璃儀器有：_____________，判斷是否洗滌干凈可選用的試劑是____________（填化學式）。

（5）NaClO3和MnO2在一定條件下都可以氧化濃鹽酸制取氯氣，制取等量的氯氣消耗NaClO3與MnO2的物質的量之比為__________。

（6）工業上可以以石墨為電極電解酸化的硫酸錳制取二氧化錳，該過程的陽極反應式為___________。

II.KMnO4的制備和性質：

（7）實驗室由二氧化錳制備高錳酸鉀可分二步進行：

第一步：MnO2與KOH共熔并通入氧氣：2MnO2+4KOH+O2=2K2MnO4+2H2O

第二步：通入CO2，可使K2MnO4發生歧化反應生成KMnO4和MnO2。

第二步完成反應時，轉化為KMnO4的K2MnO4占其全部的百分率約為______＿（精確到0.1%）

（8）該小組同學為了探究KMnO4溶液和Na2C2O4溶液的反應過程，將酸性KMnO4溶液逐滴滴入一定體積的Na2C2O4溶液中（溫度相同，并不斷振蕩），記錄的現象如下：

請將MnO4-氧化C2O42- 的離子方程式補充完整：

______MnO4-+C2O42-+_______=______Mn2++_____CO2↑+_______

請分析KMnO4溶液褪色時間變化的可能原因_____________________。

Answer 1

【答案】（1）MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑；

（2）2ClO-+5Mn2++5H2O=Cl2↑+5MnO2+H2O+8H+；（3）ad

（4）燒杯、漏斗、玻璃棒（1分）；BaCl2溶液（1分）；

（5）1:3；（6）Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+；（7）66.7%；

（8）①2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O；

②反應生成的Mn2+對反應有催化作用，且c(Mn2+)濃度越大催化效果越好

【解析】

試題分析：（1）樣品中的碳酸錳與稀硫酸反應生成CO2的化學方程式為MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑；

（2）第②步操作中，NaClO3氧化MnSO4生成二氧化錳和氯氣，根據電子得失守恒和原子守恒可知該反應的離子方程式為2ClO-+5Mn2++5H2O=Cl2↑+5MnO2+H2O+8H+；

（3）第③步操作中氯氣與氫氧化鈉反應生成氯酸鈉、氯化鈉和水，又因為氫氧化鈉過量，則最終得到的固體除NaClO3外，還一定含有氯化鈉和氫氧化鈉，答案選ad；

（4）洗滌沉淀所用的玻璃儀器有燒杯、漏斗、玻璃棒；濾液中含有硫酸根，因此通過檢驗硫酸根離子判斷沉淀是否洗滌干凈，所以判斷是否洗滌干凈可選用的試劑是BaCl2溶液；

（5）NaClO3的還原產物是氯離子，反應中轉移6個電子；MnO2的還原產物是錳離子，轉移2個電子，因此根據電子得失守恒可知制取等量的氯氣消耗NaClO3與MnO2的物質的量之比為2：6＝1：3；

（6）電解池中陽極失去電子，發生氧化反應，則該電解池中陽極是錳離子放電，因此陽極反應式為Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+；

（7）Mn元素化合價從＋6價部分升高到＋7價，部分降低到＋4價，因此根據電子得失守恒可知生成的KMnO4和MnO2的物質的量之比為2：1，所以第二步完成反應時，轉化為KMnO4的K2MnO4占其全部的百分率約為

（8）①反應中Mn元素化合價從＋7價降低到＋2價，得到5個電子。碳元素的化合價從＋3價升高到＋4價，因此根據電子得失守恒和原子守恒可知反應的離子方程式為2MnO4-+5C2O42-+16H+＝2Mn2++10CO2↑+8H2O；

②滴入的高錳酸鉀越多，褪色時間越少，即反應速率越快，這說明還原產物Mn2+對反應有催化作用，且c(Mn2+)濃度越大催化效果越好。