Question

高錳酸鉀可用于除去地下水的硫化氫異味的原理是生成的硫和二氧化錳等沉淀物可過濾除去。水體呈弱酸性時，高錳酸鉀的還原產物是MnO和MnO₂，且MnO和MnO₂的物質的量比為3：1。
（1）寫出并配平上述化學方程式，標出電子轉移方向與數目。
KMnO₄ + H₂S +H₂SO₄ →                                         
在處理飲用水時，活性炭應在高錳酸鉀反應結束后投加，否則會發生反應：
KMnO₄ + C +H₂O →MnO₂ + X +K₂CO₃ （未配平）
（2）X的化學式為__________。
（3） 1mol氧化劑被______（填“氧化”或“還原”）時，生成_____mol氧化產物

Answer 1

（1）   (4分)
（2）KHCO₃   (2分)
（3）還原 ，0.75    （各1分，共2分）

解析試題分析：（1）由題目信息可知，KMnO₄、H₂S、H₂SO₄反應生成S、MnO、MnO₂，同時還生成K₂SO₄、H₂O，生成MnO和MnO₂的物質的量比為3:1。其中Mn元素的 化合價從＋7價降低＋2價和＋4價，S元素的化合價從－2價升高到0價，設MnO和MnO₂的系數分別為為3、1，則根據電子轉移守恒可知S的系數為。根據原子守恒可知，KMnO₄系數為4，H₂S系數為9，K₂SO₄的系數為2，H₂SO₄的系數為2，H₂O的系數為11，因此配平后方程式為：4KMnO₄＋9H₂S＋2H₂SO₄＝9S＋3MnO＋MnO₂＋2K₂SO₄＋11H₂O，則反應中轉移電子數目為9×[0－（－2）]＝18，所以標出電子轉移方向與數目為。
（2）反應中KMnO₄→Mn0₂，Mn元素化合價由+7價降低為+4價，得到3個電子。C→K₂CO₃，C元素化合價由0價升高為+4價，失去4個電子。所以化合價升降最小公倍數為12，故KMnO₄系數為4，C的系數為3，由C、K的原子數目關系可知K₂CO₃系數為1，因此X含有+4價的C原子、且C原子與K原子之比為1:1，所以X為KHCO₃。
（3）反應中KMn0₄是氧化劑被還原，發生還原反應。氧化產物為KHCO₃、K₂CO₃，每摩爾KHCO₃、K₂CO₃都含1molC原子，設生成的氧化產物為amol，則根據電子轉移守恒可知1mol×（7－4）＝amol×（4－0），解得a=0.75。
考點：考查氧化還原反應的有關判斷、計算以及配平等