Question

【题目】KMnO4常用作氧化剂、防腐剂、消毒剂、漂白剂和水处理剂等。

（1）在K2MnO4溶液中通入CO2可制得高锰酸钾，副产物是黑色沉淀M。该反应中氧化剂与还原剂的质量之比为__________________。由锂离子有机高聚物、锂及M构成原电池，电池反应为Li+M=LiM(s)，消耗8.7gM时转移0.1mol电子。则该电池正极的电极反应为___________________________________。

（2）实验室用KMnO4制备O2和Cl2。取0.4mol KMnO4固体加热一段时间后，收集到

amolO2，在反应后的残留固体中加入足量浓盐酸，加热又收集到bmolCl2。设锰元素全部

转化成Mn2+存在于溶液中，当a+b=0.8mol时，在标准状况下生成Cl2的体积为______L；

（3）电解K2MnO4溶液加以制备KMnO4。工业上，通常以软锰矿（主要成分是MnO2）与KOH的混合物在铁坩埚(熔融池)中混合均匀，小火加热至熔融，即可得到绿色的K2MnO4 ，化学方程式为_______________________________。用镍片作阳极（镍不参与反应），铁板为阴极，电解K2MnO4溶液可制备KMnO4。上述过程用流程图表示如下：

则D的化学式为___________；阳极的电极反应式为_____________________；阳离子迁移方向是___________________。

（4）高锰酸钾在酸性介质中还原产物为Mn2+，废液中c(Mn2+)浓度较大时会污染水体。实验室可以用过二硫酸铵[(NH4)2S2O8]溶液检验废水中Mn2+，实验现象是溶液变紫红色（还原产物为SO42-）。过二硫酸可以看成是H2O2的衍生物，过二硫酸铵中含有过氧键（－O－O－）。写出检验Mn2+的离子方程式_________________________________。如果将这个反应设计成盐桥原电池，盐桥中溶液最好选用______________。（选填：饱和KCl溶液、饱和K2SO4溶液或饱和NH4Cl溶液）

Answer 1

【答案】 1︰2 MnO2+e-+Li+= LiMnO2 13.44 2MnO2+4KOH +O２２K2MnO4＋２H２O KOH MnO４２－－e-= MnO４－ Ｋ+由阳离子交换膜左侧向右侧迁移 2Mn2+＋5S2O8２－＋8H２O＝2MnO４－＋10SO4２－＋16Ｈ＋ 饱和K2SO4溶液

【解析】（1）由已知，反应物为K2MnO4、CO2，生成KMnO4，根据C原子守恒，生成物还应有K2CO3，黑色固体M必为MnO2，所以的化学方程式为：3K2MnO4+2CO2＝2KMnO4+MnO2+2K2CO3；由化学反应方程式分析可得：氧化剂和还原剂均为K2MnO4，氧化剂与还原剂的质量比为1：2；由锂离子有机高聚物、锂及MnO2构成原电池，电池反应为Li+MnO2=LiMnO2(s)，负极上发生失电子的氧化反应：Li-e﹣=Li+，正极上发生得电子的还原反应：MnO2+e﹣+Li+=LiMnO2，故答案为：1：2；MnO2+e﹣+Li+=LiMnO2。

（2）Mn元素由+7价降为+2价，O元素由-2价升为0价，Cl元素由-1价升为0价，由题意根据得失电子守恒，整个过程中，Mn元素获得的电子等于O元素、Cl元素失去的电子，则有：0.4mol×（7﹣2）=4a+2b=2mol；又因为a+b=0.8mol，解得a=0.2，b=0.6，所以生成标准状况下Cl2的体积为0.6mol×22.4L/mol=13.44L。

（3）由已知，软锰矿（主要成分是MnO2）与KOH小火加热至熔融，得到K2MnO4，Mn元素化合价由+4价升为+6价，则空气中的O2作氧化剂，化学方程式为：2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O；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，电极反应式为：2H2O+2e﹣＝H2↑+2OH﹣，K+通过阳离子交换膜由左侧向右侧迁移，所以D是氢氧化钾溶液，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：MnO42﹣﹣e﹣＝MnO4﹣。

（4）由已知，在酸性介质中，Mn2+被(NH4)2S2O8溶液氧化为MnO4﹣，还原产物为SO42-，所以离子方程式为：2Mn2++5S2O82﹣+8H2O=2MnO4﹣+10SO42﹣+16H+；因为(NH4)2S2O8溶液具有强氧化性，所以如果将这个反应设计成盐桥原电池，盐桥中溶液最好选用不能被氧化的物质，可以选择饱和K2SO4溶液。