Question

【題目】KMnO4常用作氧化劑、防腐劑、消毒劑、漂白劑和水處理劑等。

（1）在K2MnO4溶液中通入CO2可制得高錳酸鉀，副產物是黑色沉淀M。該反應中氧化劑與還原劑的質量之比為__________________。由鋰離子有機高聚物、鋰及M構成原電池，電池反應為Li+M=LiM(s)，消耗8.7gM時轉移0.1mol電子。則該電池正極的電極反應為___________________________________。

（2）實驗室用KMnO4制備O2和Cl2。取0.4mol KMnO4固體加熱一段時間后，收集到

amolO2，在反應后的殘留固體中加入足量濃鹽酸，加熱又收集到bmolCl2。設錳元素全部

轉化成Mn2+存在于溶液中，當a+b=0.8mol時，在標準狀況下生成Cl2的體積為______L；

（3）電解K2MnO4溶液加以制備KMnO4。工業上，通常以軟錳礦（主要成分是MnO2）與KOH的混合物在鐵坩堝(熔融池)中混合均勻，小火加熱至熔融，即可得到綠色的K2MnO4 ，化學方程式為_______________________________。用鎳片作陽極（鎳不參與反應），鐵板為陰極，電解K2MnO4溶液可制備KMnO4。上述過程用流程圖表示如下：

則D的化學式為___________；陽極的電極反應式為_____________________；陽離子遷移方向是___________________。

（4）高錳酸鉀在酸性介質中還原產物為Mn2+，廢液中c(Mn2+)濃度較大時會污染水體。實驗室可以用過二硫酸銨[(NH4)2S2O8]溶液檢驗廢水中Mn2+，實驗現象是溶液變紫紅色（還原產物為SO42-）。過二硫酸可以看成是H2O2的衍生物，過二硫酸銨中含有過氧鍵（－O－O－）。寫出檢驗Mn2+的離子方程式_________________________________。如果將這個反應設計成鹽橋原電池，鹽橋中溶液最好選用______________。（選填：飽和KCl溶液、飽和K2SO4溶液或飽和NH4Cl溶液）

Answer 1

【答案】 1︰2 MnO2+e-+Li+= LiMnO2 13.44 2MnO2+4KOH +O２２K2MnO4＋２H２O KOH MnO４２－－e-= MnO４－ Ｋ+由陽離子交換膜左側向右側遷移 2Mn2+＋5S2O8２－＋8H２O＝2MnO４－＋10SO4２－＋16Ｈ＋ 飽和K2SO4溶液

【解析】（1）由已知，反應物為K2MnO4、CO2，生成KMnO4，根據C原子守恒，生成物還應有K2CO3，黑色固體M必為MnO2，所以的化學方程式為：3K2MnO4+2CO2＝2KMnO4+MnO2+2K2CO3；由化學反應方程式分析可得：氧化劑和還原劑均為K2MnO4，氧化劑與還原劑的質量比為1：2；由鋰離子有機高聚物、鋰及MnO2構成原電池，電池反應為Li+MnO2=LiMnO2(s)，負極上發生失電子的氧化反應：Li-e﹣=Li+，正極上發生得電子的還原反應：MnO2+e﹣+Li+=LiMnO2，故答案為：1：2；MnO2+e﹣+Li+=LiMnO2。

（2）Mn元素由+7價降為+2價，O元素由-2價升為0價，Cl元素由-1價升為0價，由題意根據得失電子守恒，整個過程中，Mn元素獲得的電子等于O元素、Cl元素失去的電子，則有：0.4mol×（7﹣2）=4a+2b=2mol；又因為a+b=0.8mol，解得a=0.2，b=0.6，所以生成標準狀況下Cl2的體積為0.6mol×22.4L/mol=13.44L。

（3）由已知，軟錳礦（主要成分是MnO2）與KOH小火加熱至熔融，得到K2MnO4，Mn元素化合價由+4價升為+6價，則空氣中的O2作氧化劑，化學方程式為：2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O；電解錳酸鉀溶液時陰極上水得電子生成氫氣和氫氧根離子，電極反應式為：2H2O+2e﹣＝H2↑+2OH﹣，K+通過陽離子交換膜由左側向右側遷移，所以D是氫氧化鉀溶液，陽極上錳酸根離子失電子生成高錳酸根離子，電極反應式為：MnO42﹣﹣e﹣＝MnO4﹣。

（4）由已知，在酸性介質中，Mn2+被(NH4)2S2O8溶液氧化為MnO4﹣，還原產物為SO42-，所以離子方程式為：2Mn2++5S2O82﹣+8H2O=2MnO4﹣+10SO42﹣+16H+；因為(NH4)2S2O8溶液具有強氧化性，所以如果將這個反應設計成鹽橋原電池，鹽橋中溶液最好選用不能被氧化的物質，可以選擇飽和K2SO4溶液。