Question

10．Ⅰ．高锰酸钾在实验室和工农业生产中有广泛的用途，实验室以二氧化锰为主要原料制备高锰酸钾．其部分流程如下：

（1）第①步加热熔融应在铁坩埚中进行，而不用瓷坩埚的原因是SiO₂+2KOH$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$K₂SiO₃+H₂O（用化学程式表示）．
（2）第④步通入CO₂，发生反应生成MnO₄^-和MnO₂和碳酸盐，则发生反应的离子方程式为3MnO₄^2-+2CO₂$\frac{\underline{\;熔融\;}}{\;}$2MnO₄^-+MnO₂↓+2CO₃^2-2-
（3）第⑥步加热浓缩至液面有细小晶体析出时，停止加热，冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，干燥过程中，温度不宜过高，其原因是2KMnO₄$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑（用化学方程式表示）．
（4）H₂O₂和KMnO₄都是常用的强氧化剂，若向H₂O₂溶液中滴加酸性高锰酸钾溶液，则酸性高锰酸钾溶液会褪色，写出该反应的离子方程式：2MnO₄^-+6H⁺+5H₂O₂=2Mn²⁺+5O₂↑+8H₂O．
Ⅱ．某小组设计如图所示的装置图（图中夹持和加热装置略去），分别研究SO₂和Cl₂的性质．

（5）若从左端分别通入SO₂和Cl₂，装置A中观察到的现象是否相同？相同．
（6）若装置B中装有5.0mL 1.0mol•L^-1碘水，当通入足量Cl₂完全反应后，共转移了5×10^-2mol电子，该反应的化学方程式为：5Cl₂+I₂+6H₂O=10HCl+2HIO₃．
（7）若由元素S和O组成-2价酸根离子X，X中S和O的质量比为4：3；当Cl₂与含X的溶液完全反应后，得澄清溶液，取少量该溶液加入盐酸酸化的氯化钡溶液，有白色沉淀产生．写出Cl₂与含X的溶液反应的离子方程式4Cl₂+S₂O₃^2-+5H₂O=2SO₄^2-+8Cl^-+10H⁺．

Answer 1

分析 （1）熔融固体需要用铁坩埚熔融，瓷坩埚原料含有SiO₂，能和碱反应，高温下与KOH发生反应；
（2）由题意可知，KOH、KClO₃、MnO₂共熔制得绿色K₂MnO₄，CO₂使MnO₄^2-发生歧化反应，生成MnO₄^-和MnO₂；
（3）KMnO₄在加热的条件下会发生分解反应；
（4）向H₂O₂溶液中滴加酸性高锰酸钾溶液．则酸性高锰酸钾溶液会褪色说明高锰酸钾做氧化剂氧化过氧化氢为氧气，依据电子守恒和原子守恒分析配平书写离子方程式；依据氧化还原反应中氧化剂的氧化性大于反应中其他物质分析判断；
（5）根据SO₂和Cl₂的化学性质分析反应现象，从而判断反应现象是否相同；
（6）设碘元素在氧化产物中的化合价为a，则根据电子转移守恒有5.0×10^-3L×1.0×10^-3mol/L×2×a=5.0×10^-5mol，解得：a=+5，所以碘单质被氧化为HIO₃，据此书写方程式；
（7）先根据X中元素的质量之比求出原子个数之比，再根据题中反应现象判断该反应生成的离子，由氧化还原反应写出离子方程式．

解答 解：（1）熔融固体需要用铁坩埚熔融，瓷坩埚原料含有SiO₂，在高温下，瓷坩埚可以和KOH发生反应SiO₂+2KOH$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$K₂SiO₃+H₂O，腐蚀瓷坩埚，故不能使用瓷坩埚，而使用铁坩埚，故答案为：铁坩埚；SiO₂+2KOH$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$K₂SiO₃+H₂O；
（2）由题意可知，KOH、KClO₃、MnO₂共熔制得绿色K₂MnO₄，根据氧化还原反应可知，还生成KCl，由元素守恒可知，还会生成H₂O，反应方程式为KClO₃+3MnO₂+6KOH$\frac{\underline{\;熔融\;}}{\;}$KCl+3K₂MnO₄+3H₂O，相应的离子方程式为
3MnO₄^2-+2CO₂$\frac{\underline{\;熔融\;}}{\;}$2MnO₄^-+MnO₂↓+2CO₃^2-，故答案为：3MnO₄^2-+2CO₂$\frac{\underline{\;熔融\;}}{\;}$2MnO₄^-+MnO₂↓+2CO₃^2-；
（3）第⑥步加热浓缩至液面有细小晶体析出时，停止加热，冷却结晶，过滤，洗涤，干燥，KMnO₄在温度过高的条件下会发生分解反应，反应化学方程式为：2KMnO₄$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，故在加热、浓缩、烘干的过程中温度不宜过高，
故答案为：2KMnO₄$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
（4）向H₂O₂溶液中滴加酸性高锰酸钾溶液．则酸性高锰酸钾溶液会褪色说明高锰酸钾做氧化剂氧化过氧化氢为氧气，反应的离子方程式为：2MnO₄^-+6H⁺+5H₂O₂=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑，故答案为：2MnO₄^-+6H⁺+5H₂O₂=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑；
（6）二氧化硫能和有色物质反应生成无色物质，所以二氧化硫有漂白性；氯气和水反应生成次氯酸，次氯酸具有强氧化性，能使有色物质褪色，所以若从左端分别通入SO₂和Cl₂，装置A中观察到的现象相同，都使品红褪色，
故答案为：相同；
（7）若装置B中装有5.0mL 1.0×10^-3mol/L的碘水，当通入足量Cl₂完全反应后，转移的电子为5.0×10^-5mol，令碘元素在氧化产物中的化合价为a，则根据电子转移守恒有5.0×10^-3L×1.0×10^-3mol/L×2×a=5.0×10^-5mol，解得a=+5，所以碘单质被氧化为HIO₃，则该反应的化学方程式为：5Cl₂+I₂+6H₂O=2HIO₃+10HCl，故答案为：5Cl₂+I₂+6H₂O=2HIO₃+10HCl；
（8）若由元素S和O组成-2价酸根离子X，X中S和O的质量比为4：3，所以X中S和O的原子个数比为$\frac{4}{32}$，所以该离子为S₂O₃ ^2-；氯气有强氧化性，能和硫代硫酸根离子发生氧化还原反应，根据题意知，该反应中有硫酸根离子生成，所以氯气中氯元素得电子生成氯离子，所以该反应的离子方程式为：4Cl₂+S₂O₃^2-+5H₂O=2SO₄^2-+8Cl^-+10H⁺，故答案为：4Cl₂+S₂O₃^2-+5H₂O=2SO₄^2-+8Cl^-+10H⁺．

点评 本题考查学生对工艺流程的理解、阅读获取信息能力、物质推断、氧化还原反应、工艺条件的控制等，题目难度中等，是对所学知识的综合运用与能力的考查，需要学生具备扎实的基础知识与综合运用知识、信息进行解决问题的能力．