题目内容

7．从有关化工产品生产资料上查得：工业上用MnO2和KOH为主要原料来制取KMnO4，主要生产过程分两部进行：第一步，将MnO2和KOH分别粉碎后混合均匀，在空气中加热至熔化，并不断连接搅拌，以制取K2MnO4；第二步，将K2MnO4的浓溶液用惰性电极进行电解，在阳极可得到KMnO4．
（1）写出由MnO2和KOH制取K2MnO4的化学方程式2MnO2+4KOH+O2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2K2MnO4+2H2O，在该反应过程中必须连续搅拌的作用是与空气充分接触，使MnO2氧化完全．
（2）电解K2MnO4浓溶液时，阴极的产物是H2、KOH，两极发生的电极反应式分别是
阴极：2H2O+2e-=H2↑+2OH-；
阳极：MnO42--e-=MnO4-．
（3）实验室可用草酸（H2C2O4）测定高锰酸钾的纯度．已知酸性高锰酸钾溶液和草酸反应的离子方程式为：MnO$\overline{4}$+H2C2O4+H+→CO2↑+Mn2++H2O（未配平）．现准确称取2.000g高锰酸钾样品配成250mL酸性溶液，取25.00mL该溶液滴定25.00mL0.1000mol/L的草酸标准液，当达到滴定终点时，共用去酸性高锰酸钾溶液20.12mL．
①判断滴定达到终点时的现象是向锥形瓶中滴入最后一滴高锰酸钾标准液，锥形瓶中溶液变成浅红色且半分钟后不变色．
②该高锰酸钾样品的纯度是98.20%（结果保留四位有效数字）．

分析 （1）第一步将MnO2和固体KOH粉碎，混合均匀，在空气中加热至熔化，并连续搅拌以制取K2MnO4，利用的是氧化还原反应，二氧化锰被氧化为高价态，空气中的氧气做氧化剂，依据电子守恒和原子守恒书写化学方程式；连续搅拌，二氧化锰能够与空气充分接触，使MnO2氧化完全；
（2）根据在电解槽中用铂板作用阳极，铁作阴极电解K2MnO4溶液得到KMnO4，阴极上水得电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，阳极上锰酸根离子失电子反应氧化反应生成高锰酸根离子；
（3）①由于酸性高锰酸钾溶液显紫红色，草酸反应完毕，滴入最后一滴高锰酸钾标准液，锥形瓶中溶液变成浅红，反应到达终点；
②根据n=cV计算反应中草酸的物质的量，根据方程式5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O计算20.12mL中高锰酸钾的物质的量，再计算原样品中高锰酸钾的物质的量，进而计算高锰酸钾晶体的纯度．

解答 解：（1）利用KOH和MnO2为原料制取KMnO4，第一步将MnO2和固体KOH粉碎，混合均匀，在空气中加热至熔化，并连续搅拌以制取K2MnO4，反应的化学方程式为：2MnO2+4KOH+O2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2K2MnO4+2H2O，
将MnO2和固体KOH粉碎，混合均匀，在空气中加热至熔化，并连续搅拌，二氧化锰能够与空气充分接触，使MnO2氧化完全，
故答案为：2MnO2+4KOH+O2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2K2MnO4+2H2O；与空气充分接触，使MnO2氧化完全；
（2）电解锰酸钾溶液时，阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子，电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阳极上锰酸根离子失电子生成高锰酸根离子，电极反应式为2MnO42--2e-=2MnO4-，总方程式为：2MnO42-+2H2O=2MnO4-+H2↑+2OH-，
故答案为：H2、KOH；2H2O+2e-=H2↑+2OH-；MnO42--e-=MnO4-；
（3）①由于酸性高锰酸钾溶液显紫红色，所以滴定终点的判断依据是向锥形瓶中滴入最后一滴高锰酸钾标准液，锥形瓶中溶液变成浅红色且半分钟后不变色；
故答案为：向锥形瓶中滴入最后一滴高锰酸钾标准液，锥形瓶中溶液变成浅红色且半分钟后不变色；
②反应中草酸的物质的量是0.025L×0.1000mol/L=0.0025mol，
根据方程式：5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O，可
             5       2
           0.0025mol  0.001mol       
所以20.12mL高锰酸钾的物质的量为0.001mol，因此原样品中高锰酸钾的物质的量是0.001mol×$\frac{250}{20.12}$，则高锰酸钾的纯度是$\frac{0.001×\frac{250}{20.12}×158}{2.000}$×100%=98.20%，
故答案为：98.20%．

点评 本题以电解原理为载体考查了电极反应式的书写、氧化剂还原剂判断以及滴定实验的相关计算等，难度不大，会根据题中已知条件以及电解原理确定生成物并写出反应方程式是解本题的关键．

练习册系列答案
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2．用NA表示阿伏加德罗常数的数值，下列说法正确的是（　　）
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3．根据反应：①2Fe3++2I-═2Fe2++I2；②Br2+2Fe2+═2Fe3++2Br-．回答下列问题．
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②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-566kJ/mol
（1）反应C2H8（g）+5O2（g）=3CO2（g）+4H2O（l）的△H=-2219.9kJ/mol．
（2）C2H8在不足量的氧气里燃烧，生成CO和CO2以及气态水，将所有的产物通入一个固定体积的密闭容器中，在一定条件下发生如下可逆反应：
CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）
①下列事实能说明该反应以达到平衡的是bd．
a．体系中的压强不发生反应
b．v正（H2）=v逆（CO）
c．混合气体的平均相对分子质量不再发生变化
d．CO2的浓度不再发生变化
②T℃时，在一定体积的容器中通入一定量的CO（g）和H2O（g），发生反应并保持温度不变，各物质浓度变化如下表：
时间/minCOH2O（g）CO2H2
00.2000.30000
20.1380.2380.0620.062
30.1000.2000.1000.100
40.1000.2000.1000.100
50.1160.2160.084C1
60.0960.2660.104C2
第5、6min时的数据是保持温度和体积不变时，改变某一条件后测得的．则第4～5min之间改变的条件是可能是增大氢气的浓度，第5～6min之间改变的条件是增大水蒸气的浓度．已知420℃时，该化学反应的平衡常数为9，如果反应开始时，CO和H2O（g）的浓度都是0.01mol/L，则CO在此条件下的转化率为75%．又知397℃时该反应的平衡常数为12，请判断该反应的△H＜0（填“＞”“=”或“＜”）．
（3）依据（1）中的反应可以设计一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丙烷气体；燃料电池内部是熔融的参杂着氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在其内部可以传导O2-．在电池内部O2-移向负极（填“正”或“负”）；电池的负极反应式为C3H8+10O2--20e-=3CO2+4H2O．
（4）用上述燃料电池，用惰性电池电解足量Al（NO3）3和NaCl的混合溶液．电解过程中，在阴极附近能观察到的现象是有气体生成，生成白色沉淀，后白色沉淀又溶解．
19．饱和氯水与石灰石的反应是制取较浓HCLO溶液的方法之一．《化学教育》报道了如下研究：

实验一、定性研究：
①在试管中加入过量的块状碳酸钙，再加入约20mL饱和氯水，充分反应，有少量气泡产生，溶液浅黄绿色褪去；
②过滤，将滤液滴在有色布条上，发现其比氯水的漂白性更强；
③为了确定反应产物，将滤液分为三份，分别进行以下实验：
第一份与石灰水混合，立即产生大量白色沉淀；
第二份与稀盐酸混合，立即产生大量无色气体；
将第三份加热，看到溶液变浑浊且有大量无色气体产生． 经检测，上述实验中产生的无色气体均为CO2．
请回答：
（1）反应后所得的溶液漂白性增强的原因是CaCO3消耗了氯水中的HC1，使Cl2+H2O?HCl+HClO平衡向右移动，HClO浓度增大，溶液的漂白性增强．
（2）依据上述实验可推知：②的滤液中的溶质除CaCl2、HClO外，还含有的溶质的化学式为Ca（HCO3）2．
实验二、定量研究：
在圆底烧瓶底部，有一用塑料网包住的过量块状碳酸钙和150mL饱和氯水，按如图所示装置实验，待不再产生气泡后，将塑料网中剩余的石灰石提出液面，密封后再加热、煮沸烧瓶中的液体，直到量筒中的气体不再增加．
（3）实验结束后检测量筒收集到的气体除CO2外还混有O2，请写出I中产生O2的化学反应方程式2HClO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2HCl↑+O2↑．
（4）为减少用装置Ⅲ收集气体过程中CO2因溶解而造 成的损失，且水槽中仍然为水，请你对装置Ⅲ进行改进，最简单的方法是在导管末端再连接长导管，使导管的出口接近量筒底部或将水换成熟水．
16．物质X是某反应中的生成物，其质量先增大后减小，下列各操作中指定物质数量变化符合此特征的是（　　）
ABCD
操作向AlCl3溶液中通入NH3向NaHCO3溶液中滴加石灰水向NaCO3溶液中滴加盐酸向KBr溶液中滴加稀氯水
XAl（OH）3Na2CO3NaClBr2
A．AB．BC．CD．D
17．下列食品添加剂与类别对应正确的一组是（　　）
A．着色剂--胡萝卜素、苯甲酸钠
B．调味剂--亚硝酸钠、味精
C．防腐剂--氯化钠、山梨酸钾
D．营养强化剂--腌制肉类食品中加亚硝酸钠、粮食制品中加赖氨酸

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