Question

6．高锰酸钾是一种典型的强氧化剂．完成下列填空
I：在用KMnO₄酸性溶液处理Cu₂S和CuS的混合物时，发生的反应如下：
①8MnO${\;}_{4}^{-}$+5Cu₂S+44H⁺═10Cu²⁺+5SO₂↑+8Mn²⁺+22H₂O（已配平）
②MnO${\;}_{4}^{-}$+CuS+H⁺Cu²⁺+SO₂↑+Mn²⁺+H₂O（未配平）
（1）下列关于反应①的说法中错误的是d（填字母序号）．
a．被氧化的元素是Cu和S
b．氧化剂与还原剂的物质的量之比为8：5
c．生成2.24L（标况下）SO₂，转移电子的物质的量是0.8mol
d．还原性的强弱关系是：Mn²⁺＞Cu₂S．
II：在稀硫酸中，KMnO₄与 （NH₄）₂Fe（SO₄）₂也能发生氧化还原反应．
（2）配平KMnO₄与（NH₄）₂Fe（SO₄）₂反应的离子方程式：
1MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=1Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O
（3）欲配制480mL 0.1mol/L Fe²⁺溶液，需称取（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O（M=392g/mol）的质量为19.6g．需要的玻璃仪器有500mL容量瓶、烧杯、玻璃棒、胶头滴管
III：实验室可由软锰矿（主要成分为MnO₂）制KMnO₄，方法如下：高温下使软锰矿与过量KOH（s）和KClO₃（s）反应，生成K₂MnO₄（锰酸钾）和KCl；用水溶解，滤去残渣；酸化滤液，K₂MnO₄转化为MnO₂和KMnO₄；再滤去沉淀MnO₂，浓缩结晶得到KMnO₄晶体．
请回答：
（4）用软锰矿制备K₂MnO₄的化学方程式是：6KOH+KClO₃+3MnO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3K₂MnO₄+KCl+3H₂O．
（5）K₂MnO₄转化为KMnO₄的反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为1：2．

Answer 1

分析 （1）a．反应①中Mn元素的化合价降低，而铜元素的化合价由+1升到+2价，硫元素的化合价由-2升到+4价；
b．氧化剂为KMnO₄，还原剂为Cu₂S；
c．根据二氧化硫计算KMnO₄的物质的量，结合Mn元素化合价变化计算转移电子；
d．还原剂的还原性强于还原产物的还原性；
（2）锰元素化合价由+7降到+2，化合价共降低5价，Fe元素化合价由+2升到+3，化合价共升高1价，化合价最小公倍数为5，再结合电荷守恒、原子守恒配平；
（3）没有480mL容量瓶，应选择500mL容量瓶，实际配置500mL，根据n=cV计算 Fe²⁺的物质的量，而n[（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O]=n（ Fe²⁺），再根据m=nM计算；
用固体溶解配置500mL一定物质的量浓度溶液，需要仪器有：500mL容量瓶、托盘天平、烧杯、玻璃棒、胶头滴管；
（4）高温下软锰矿（MnO₂）与过量KOH（s）和KClO₃（s）反应生成K₂MnO₄（锰酸钾）和KCl，由元素守恒可知，还有水生成；
（5）K₂MnO₄转化为KMnO₄的反应中K₂MnO₄→2KMnO₄+MnO₂，Mn元素的化合价由+6价升高为+7价，Mn元素的化合价由+6价降低为+4价，K₂MnO₄既是氧化剂又是还原剂，根据电子转移守恒计算反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比．

解答 解：（1）a．反应反应中，铜元素的化合价由+1升到+2价，硫元素的化合价由-2升到+4价，均被氧化，故a正确；
b．氧化剂为KMnO₄，还原剂为Cu₂S，由方程式可知，氧化剂与还原剂的物质的量之比为8：5，故b正确；
c．二氧化硫物质的量为$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，由方程式可知消耗KMnO₄为0.1mol×$\frac{8}{5}$=0.16mol，反应中Mn元素化合价由+7价降低为+2价，故转移电子为0.16mol×（7-2）=0.8 mol，故c正确；
d．还原剂的还原性大于还原产物的还原性，则还原性Cu₂S＞Mn²⁺，故d错误；
故答案为：d；
（2）锰元素化合价由+7降到+2，化合价共降低5价，Fe元素化合价由+2升到+3，化合价共升高1价，化合价最小公倍数为5，则MnO₄^-的系数为1、Fe²⁺的系数为5，故Mn²⁺的系数为1，Fe³⁺的系数为5，根据原子守恒可知H₂O的系数为4，H⁺的系数为8，配平后离子方程式为：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，
故答案为：1，5，8，1，5，4；
（3）没有480mL容量瓶，应选择500mL容量瓶，实际配置500mL，n[（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O]=n（ Fe²⁺）=0.5L×0.1mol/L=0.05mol，故m[（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O]=0.05mol×392g/mol=19.6g；
用固体溶解配置500mL一定物质的量浓度溶液，需要玻璃仪器有：500mL容量瓶、烧杯、玻璃棒、胶头滴管，
故答案为：19.6；500mL容量瓶、烧杯、玻璃棒、胶头滴管；
（4）高温下软锰矿（MnO₂）与过量KOH（s）和KClO₃（s）反应生成K₂MnO₄（锰酸钾）和KCl，由元素守恒可知，还有水生成，反应方程式为：6KOH+KClO₃+3MnO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3K₂MnO₄+KCl+3H₂O，
故答案为：6KOH+KClO₃+3MnO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3K₂MnO₄+KCl+3H₂O；
（5）K₂MnO₄转化为KMnO₄的反应中K₂MnO₄→2KMnO₄+MnO₂，Mn元素的化合价由+6价升高为+7价，Mn元素的化合价由+6价降低为+4价，K₂MnO₄既是氧化剂又是还原剂，根据电子转移守恒，反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为（7-6）：（6-4）=1：2，
故答案为：1：2．

点评 本题是对氧化还原反应的综合考查，涉及氧化还原反应基本概念、氧化性及还原性比较、配平、计算以及溶液配制等，侧重分析与应用能力的考查，注意守恒法应用，题目难度中等．