Question

MnO₂、KMnO₄等是中学化学中的常用试剂．请回答下列问题：
（1）MnO₂在H₂O₂分解反应中作催化剂．若将MnO₂加入酸化的H₂O₂溶液中，MnO₂溶解产生Mn²⁺，反应的离子方程式是

 

．
（2）用MnO₂制KMnO₄的工艺流程如下

电解池中两极材料均为碳棒，在水或酸性溶液中K₂MnO₄发生歧化而变成MnO₂和KMnO₄．
①写出240℃熔融时发生反应的化学方程式

 

，投料时必须满足n（KOH）：n（MnO₂）

 

．
②阳极的电极反应为

 

．
③B物质是

 

（写化学式，下同），可以循环使用的物质是

 

．
④钾离子交换膜的一种材料是聚丙烯酸钾（ ），聚丙烯酸钾单体的结构简式为

 

．
⑤上述制得的KMnO₄产品0.165g，恰好与0.335g经硫酸酸化的Na₂C₂O₄反应完全，该KMnO₄的纯度是

 

（精确到0.1%）．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）双氧水具有还原性，二氧化锰具有氧化性，二者在酸性环境下发生氧化还原反应；
（2）①根据流程中的反应物和产物结合化学方程式的书写来回答，为保证锰元素的利用率，应该保证一方过量；
②在电解池的阳极上发生失电子的氧化反应；
③根据反应确定得到的物质以及可以循环使用的物质；
④两个碳原子链结的高分子化合物的单体是单键闭合，形成碳碳双键即可；
⑤根据高锰酸钾和草酸钠之间反应的电子守恒，找到二者之间量的关系进行计算回答．

解答： 解：（1）双氧水具有还原性，在酸性环境下，得到的氧化产物是氧气，二氧化锰具有氧化性，在酸性环境下，得到还原产物是锰离子，二者在酸性环境下发生氧化还原反应，反应的离子方程式为：MnO₂+2H⁺+H₂O₂═Mn²⁺+O₂↑+2H₂O，故答案为：MnO₂+2H⁺+H₂O₂═Mn²⁺+O₂↑+2H₂O；
（2）用MnO₂制KMnO₄的工艺流程：二氧化锰、氢氧化钾以及氧气在240℃下反应可以得到锰酸钾，氢氧化钾、氧气过量，可以保证锰元素的全部转化，将得到的高锰酸钾溶于水，可以得到高锰酸钾的水溶液，对其进行电解，获得较大浓度的高锰酸钾溶液，
①240℃熔融时发生反应的化学方程式为：2MnO₂+O₂+4KOH 

240℃  .

2K₂MnO₄+2H₂O，氢氧化钾、氧气过量，可以保证锰元素的全部转化，投料时必须满足n（KOH）：n（MnO₂）大于2：1，故答案为：2MnO₂+O₂+4KOH 

240℃  .

2K₂MnO₄+2H₂O；大于（或＞）2：1；
②在电解池的阳极上是锰酸钾中的阴离子失电子的过程，即MnO₄^2--e^-=MnO₄^-，故答案为：MnO₄^2--e^-=MnO₄^-；
③在电解池的阴极上是氢离子得电子，在该极上会产生氢气，在流程中，电解产物氢氧化钾可以在开始接着利用，即可以循环使用，故答案为：H₂，KOH固体；
④两个碳原子链结的高分子化合物的单体是单键闭合，形成碳碳双键即可，即单体是：CH₂=CHCOOK，故答案为：CH₂=CHCOOK；
⑤设该KMnO₄的纯度为y，根据2KMnO₄+5Na₂C₂O₄+8H₂SO₄

△   .

K₂SO₄+2MnSO₄+5Na₂SO₄+10CO₂↑+8H₂O可知，
   

2

5

KMnO₄--Na₂C₂O₄
   

2

5

×158      134
    0.165×y     0.335
y=

0.335× 2 5 ×158

134×0.165

×100%=95.8%，故答案为：95.8%．

点评：本题考查本题考查常见氧化剂与还原剂、氧化还原反应中的化学计算和工艺流程的理解，解答本题时要充分理解图中提供的信息，理解了图中信息能对问题做出正确的判断，题目难度大．