Question

【题目】KMnO4和MnO2都是重要化学物质，在实验室可以做氧化剂和催化剂，某学习小组对两种物质的制备和性质探究如下：

I.MnO2的制备：

该学习小组设计了将粗MnO2（含有较多的MnO、MnCO3和Fe2O3）样品转化为纯MnO2实验，其工艺流程如下：

请回答下列问题：

（1）第①步操作中，生成CO2的化学方程式为____________。

（2）第②步操作中，NaClO3氧化MnSO4的离子方程式为_____________。

（3）第③步操作中，最终得到的固体除NaClO3外，还一定含有下列物质中的_________（填序号）。

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

（4）为得到纯净的MnO2，须将过滤后的MnO2合并后进行洗涤。洗涤沉淀所用的玻璃仪器有：_____________，判断是否洗涤干净可选用的试剂是____________（填化学式）。

（5）NaClO3和MnO2在一定条件下都可以氧化浓盐酸制取氯气，制取等量的氯气消耗NaClO3与MnO2的物质的量之比为__________。

（6）工业上可以以石墨为电极电解酸化的硫酸锰制取二氧化锰，该过程的阳极反应式为___________。

II.KMnO4的制备和性质：

（7）实验室由二氧化锰制备高锰酸钾可分二步进行：

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

第二步：通入CO2，可使K2MnO4发生歧化反应生成KMnO4和MnO2。

第二步完成反应时，转化为KMnO4的K2MnO4占其全部的百分率约为______＿（精确到0.1%）

（8）该小组同学为了探究KMnO4溶液和Na2C2O4溶液的反应过程，将酸性KMnO4溶液逐滴滴入一定体积的Na2C2O4溶液中（温度相同，并不断振荡），记录的现象如下：

请将MnO4-氧化C2O42- 的离子方程式补充完整：

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

请分析KMnO4溶液褪色时间变化的可能原因_____________________。

Answer 1

【答案】（1）MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑；

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

（4）烧杯、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反应生成的Mn2+对反应有催化作用，且c(Mn2+)浓度越大催化效果越好

【解析】

试题分析：（1）样品中的碳酸锰与稀硫酸反应生成CO2的化学方程式为MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑；

（2）第②步操作中，NaClO3氧化MnSO4生成二氧化锰和氯气，根据电子得失守恒和原子守恒可知该反应的离子方程式为2ClO-+5Mn2++5H2O=Cl2↑+5MnO2+H2O+8H+；

（3）第③步操作中氯气与氢氧化钠反应生成氯酸钠、氯化钠和水，又因为氢氧化钠过量，则最终得到的固体除NaClO3外，还一定含有氯化钠和氢氧化钠，答案选ad；

（4）洗涤沉淀所用的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒；滤液中含有硫酸根，因此通过检验硫酸根离子判断沉淀是否洗涤干净，所以判断是否洗涤干净可选用的试剂是BaCl2溶液；

（5）NaClO3的还原产物是氯离子，反应中转移6个电子；MnO2的还原产物是锰离子，转移2个电子，因此根据电子得失守恒可知制取等量的氯气消耗NaClO3与MnO2的物质的量之比为2：6＝1：3；

（6）电解池中阳极失去电子，发生氧化反应，则该电解池中阳极是锰离子放电，因此阳极反应式为Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+；

（7）Mn元素化合价从＋6价部分升高到＋7价，部分降低到＋4价，因此根据电子得失守恒可知生成的KMnO4和MnO2的物质的量之比为2：1，所以第二步完成反应时，转化为KMnO4的K2MnO4占其全部的百分率约为

（8）①反应中Mn元素化合价从＋7价降低到＋2价，得到5个电子。碳元素的化合价从＋3价升高到＋4价，因此根据电子得失守恒和原子守恒可知反应的离子方程式为2MnO4-+5C2O42-+16H+＝2Mn2++10CO2↑+8H2O；

②滴入的高锰酸钾越多，褪色时间越少，即反应速率越快，这说明还原产物Mn2+对反应有催化作用，且c(Mn2+)浓度越大催化效果越好。