Question

6．将浓盐酸滴入高锰酸钾溶液中，产生黄绿色气体，而溶液的紫红色褪去．现有一氧化还原反应的体系，共有
KCl、Cl₂、浓H₂SO₄、H₂O、KMnO₄、MnSO₄、K₂SO₄七种物质．完成下列填空：
（1）写出一个包含上述七种物质的氧化还原反应方程式，配平并标出电子转移方向和数目：．
（2）上述反应中，氧化剂是KMnO₄，每转移1mol电子，生成Cl₂11.2 L（标准状况）．
（3）在反应后的溶液中加入NaBiO₃（不溶于冷水），溶液又变为紫红色，BiO₃^-反应后变为无色的Bi³⁺．写出该实验中涉及反应的离子反应方程式：2Mn²⁺+5NaBiO₃+14H⁺=2MnO₄^-+5Na⁺+5Bi³⁺+7H₂O．
（4）根据以上实验，写出两个反应中氧化剂、氧化产物的氧化性强弱顺序NaBiO₃＞KMnO₄＞Cl₂．
（5）上述氧化还原反应体系中，属于第三周期元素的简单离子半径由大到小的顺序为S^2-＞Cl^-
（6）氯原子的最外层电子的轨道式为，氯原子核外有17不同运动状态的电子．

Answer 1

分析 （1）由浓盐酸滴入高锰酸钾溶液中，产生黄绿色气体，而溶液的紫红色褪去，则高锰酸钾具有氧化性，则还原反应为KMnO₄→MnSO₄，则在给出的物质中由Cl元素的化合价变化，则氧化反应为KCl→Cl₂，然后来书写氧化还原反应；
（2）在氧化还原反应中，得电子化合价降低的反应物是氧化剂，根据氧化剂和转移电子之间的关系计算；
（3）在反应后的溶液中加入NaBiO₃（不溶于冷水），溶液又变为紫红色，BiO₃^-反应后变为无色的Bi³⁺，说明锰离子被氧化，据此写出离子方程式；
（4）在自发进行的氧化还原反应中，氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性；
（5）上述氧化还原反应体系中，属于第三周期元素硫和氯的简单离子半径，硫离子的核电荷数小于氯；
（6）氯原子的最外层电子的轨道式为，氯原子核外有17不同运动状态的电子．

解答 解：（1）由题意可知，高锰酸钾具有氧化性，则还原反应为KMnO₄→MnSO₄，则在给出的物质中由Cl元素的化合价变化，则氧化反应为KCl→Cl₂，
则反应为KMnO₄+KCl+H₂SO₄→MnSO₄+K₂SO₄+Cl₂↑+H₂O，由电子守恒及原子守恒可得配平后的化学反应为2KMnO₄+10KCl+8H₂SO₄═2MnSO₄+6K₂SO₄+5Cl₂↑+8H₂O，
故答案为：；
（2）2KMnO₄+10KCl+8H₂SO₄═2MnSO₄+6K₂SO₄+5Cl₂↑+8H₂O中，锰元素的化合价由+7变为+2，所以高锰酸钾是氧化剂，2mol氧化剂在反应中在反应中得到电子的物质的量=2mol×（7-2）=10mol，每转移1mol电子，生成Cl₂ 是0.5mol，体积为11.2L，故答案为：KMnO₄；11.2L；
（3）如果在反应后的溶液中加入NaBiO₃，溶液又变紫红色，是因NaBiO₃具有强氧化性（比KMnO₄氧化性强），将Mn²⁺氧化为高锰酸根离子，该反应的离子方程式为：2Mn²⁺+5NaBiO₃+14H⁺=2MnO₄^-+5Na⁺+5Bi³⁺+7H₂O，故答案为：2Mn²⁺+5NaBiO₃+14H⁺=2MnO₄^-+5Na⁺+5Bi³⁺+7H₂O；
（4）2KMnO₄+10KCl+8H₂SO₄═2MnSO₄+6K₂SO₄+5Cl₂↑+8H₂O中，高锰酸钾的氧化性大于氯气，2Mn²⁺+5NaBiO₃+14H⁺=2MnO₄^-+5Na⁺+5Bi³⁺+7H₂O中NaBiO₃的氧化性大于高锰酸钾，所以氧化性强弱顺序是：NaBiO₃＞KMnO₄＞Cl₂，故答案为：NaBiO₃＞KMnO₄＞Cl₂；
（5）上述氧化还原反应体系中，属于第三周期元素硫和氯的简单离子半径，硫离子的核电荷数小于氯，所以S^2-＞Cl^-，故答案为：S^2-＞Cl^-；
（6）氯原子的最外层电子的轨道式为，氯原子核外有17不同运动状态的电子，
故答案为：；17．

点评 本题考查学生利用物质中元素的化合价变化来分析物质的性质并书写反应方程式，明确元素化合价是解本题关键，难度不大．