题目内容

【题目】高锰酸钾是常用的氧化剂。工业上以软锰矿(主要成分是MnO2)为原料制备高锰酸钾晶体。中间产物为锰酸钾。下图是实验室模拟制备KMnO4晶体的操作流程:

已知:锰酸钾(K2MnO4)是墨绿色晶体,其水溶液呈深绿色,这是锰酸根离子(MnO42-)在水溶液中的特征颜色,在强碱性溶液中能稳定存在;在酸性、中性和弱碱性环境下,MnO42-会发生自身氧化还原反应,生成MnO4-和MnO2

回答下列问题:

(1)KOH的电子式为______,煅烧KOH和软锰矿的混合物应放在_______中加热(填标号)。

a.烧杯 b.瓷坩埚 c.蒸发皿 d.铁坩埚

(2)调节溶液pH过程中,所得氧化产物与还原产物的物质的量之比为______

(3)趁热过滤的目的是_______________________________

(4)已知20℃时K2SO4、KCl、CH3COOK的溶解度分别为11.1g、34g、217g,则从理论上分析,选用下列酸中__________(填标号),得到的高锰酸钾晶体纯度更高。

a.稀硫酸 b.浓盐酸 c.醋酸 d.稀盐酸

(5)产品中KMnO4的定量分析:

①配制浓度为0.1250mg·mL-1的KMnO4标准溶液100mL。

②将上述溶液稀释为浓度分别为2.5、5.0、7.5、10.0、12.5、15.0(单位:mg·L-1)的溶液,分别测定不同浓度溶液对光的吸收程度,并将测定结果绘制成曲线如下。

③称取KMnO4样品(不含K2MnO4)0.1250g按步骤①配得产品溶液1000mL,取10mL稀释至100mL,然后按步骤②的方法进行测定,两次测定所得的吸光度分别为0.149、0.151,则样品中KMnO4的质量分数为____

(6)酸性KMnO4溶液与FeSO4溶液反应的离子方程式为_______________________

【答案】 d 2∶1 防止析出高锰酸钾,降低产率 c 90.0% MnO4-+5Fe2++8H+ =Mn2++5Fe3++4H2O

【解析】(1)本题考查电子式的书写和仪器的选择,KOH属于离子化合物,其电子式为,因为是煅烧,烧杯和蒸发皿的不耐高温,因此选项ac错误,瓷坩埚成分是SiO2,SiO2在高温下与KOH反应 ,因此不能用瓷坩埚,因此选项d正确;(3)考查氧化还原反应中得失电子数目守恒,根据信息,锰酸钾在酸性、中性、弱碱性环境中发生歧化反应,MnO2是锰酸钾中Mn由+6价→+4价,化合价降低得到,因此MnO2是还原产物,KMnO4是氧化产物,n(KMnO4)×1=n(MnO2)×2,得出n(KMnO4):n(MnO2)=2:1;(3)考查物质的分离,高锰酸钾溶于水,MnO2不溶于水,因此趁热过滤目的是防止析出高锰酸钾,降低产率;(4)考查物质的分离和提纯,高锰酸钾与浓盐酸反应,因此选项b错误;然后根据三种物质的溶解度大小,溶解度越大,得到高锰酸钾纯度越高,故选项c正确;(5)③考查化学计算,吸光度的平均值为(0.149+0.151)/2=0.150,此时对应的KMnO4的浓度为11.25mg·L-1,则1000mL的溶液中KMnO4的浓度为11.25×1000/100mg·L-1=112.5mg·L-1,因此高锰酸钾的质量分数为112.5/(0.1250×103)×100%=90.0%;(6)本题考查氧化还原反应方程式的书写,利用高锰酸钾的氧化性,把Fe2+氧化成Fe3+,本身被还原成Mn2+,然后根据化合价的升降法进行配平,即离子反应方程式为MnO4+5Fe2++8H =Mn2++5Fe3++4H2O。

练习册系列答案
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【题目】氮的化合物应用广泛,但氮氧化物是重要的空气污染物,应降低其排放。

(1)用CO2和NH3可合成氮肥尿素[CO(NH3)2]

已知:①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4 (s) △H=-159.5 kJ·mol-1

②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H=+116.5 kJ·mol-1

③H2O(l)=H2O(g) △H=+44 kJ·mol-1

用CO2和NH3合成尿素(副产物是液态水)的热化学方程式为______________

(2)工业上常用如下反应消除氮氧化物的污染:

CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H

在温度为T1和T2时,分别将0.40molCH4和1.0molNO2充入体积为1L的密闭容器中,n(CH4)随反应时间的变化如右图所示:

①根据右图判断该反应的△H________0(填“>”、“<”或“=”),理由是______________

②温度为T1时,0~10min内NO2的平均反应速率v(NO2)=__________,反应的平衡常数K=___(保留三位小数)

③该反应达到平衡后,为在提高反应速率同时提高NO2的转化率,可采取的措施有______(填标号)。

A.改用高效催化剂 B.升高温度

C.缩小容器的体积 D.增加CH4的浓度

(3)利用原电池反应可实现NO2的无害化,总反应为6NO2+8NH3=7N2+12H2O,电解质溶液为NaOH溶液,工作一段时间后,该电池正极区附近溶液pH________(填“增大”、“减小”或“不变”),负极的电极反应式为___________________

(4)氮的一种氢化物HN3,其水溶液酸性与醋酸相似,则NaN3溶液中各离子浓度由大到小的顺序为________;常温下,将amol·L-1 的HN3与bmol·L-1 的Ba(OH) 2溶液等体积混合,充分反应后,溶液中存在2c(Ba2+)=c(N3-),则该混合物溶液呈_______(填“酸”、“碱”或“中”)性,溶液中c(HN3)=_________ mol·L-1

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