Question

14．软锰矿（主要成分为MnO₂）是最稳定和丰富的锰矿石．它既可作原料，又可广泛应用于环境污染物的处理，对大气和水体污染物具有吸附、离子交换和化学活性作用．
（1）1774年瑞典化学家舍勒用软锰矿与浓盐酸反应制得Cl₂．
 ①上述反应中的氧化剂是MnO₂．
 ②将Fe在Cl₂中燃烧的产物配制成1mol/L的溶液，取5mL该溶液，向其中通入足量SO₂气体，所得溶液中含有的阳离子是Fe²⁺、H⁺；将溶液分成两份，向一份中滴加BaCl₂溶液，发生反应的离子方程式是Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓，向另一份中逐滴加入NaOH溶液，振荡，产生的实验现象是生成白色沉淀迅速变化为灰绿色最后变化为红褐色．
（2）软锰矿还可做燃煤尾气（主要成分SO₂）的脱硫剂．
已知：25℃，101KPa时，
SO₂（g）+MnO₂（s）=MnSO₄（s）△H=a kJ•mol^-1
Mn（s）+S（s）+2O₂（g）=MnSO₄（s）△H=b kJ•mol^-1
Mn（s）+O₂（g）=MnO₂（s）△H=c kJ•mol^-1
则，S（s）的燃烧热△H=-（a+c-b）kJ•mol^-1（用含a、b、c的式子表示）．
（3）软锰矿也可用于制取高锰酸钾．
 ①KMnO₄稀溶液是一种常用的消毒剂，其消毒机理与下列物质相同的是ab（填代号）
a．“84”消毒液（NaClO溶液）      b．双氧水      c．二氧化硫      d．75%酒精
 ②软锰矿与过量KOH和KClO₃固体在高温下反应，生成K₂MnO₄．请配平下列化学方程式：
3MnO₂+6KOH+1KClO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3K₂MnO₄+1KCl+3H₂O电解K₂MnO₄制KMnO₄，总反应方程式为：2K₂MnO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;点解\;}}{\;}$2KMnO₄+2KOH+H₂↑．若电解K₂MnO₄溶液时，维持电流强度为5.0A，电解20min，理论上可生成KMnO₄9，61g．
（已知：Q=It，F=96500C/mol．答案保留两位有效数字）

Answer 1

分析 （1）①氧化还原反应中元素化合价降低的物质做氧化剂发生还原反应；
②将Fe在Cl₂中燃烧的产物配制成1mol/L的溶液为氯化铁溶液，取5mL该溶液，向其中通入足量SO₂气体，发生氧化还原反应生成硫酸、氯化铁和盐酸；滴入氯化钡溶液生成白色沉淀硫酸钡，加入氢氧化钠溶液生成氢氧化亚铁白色沉淀，变化为灰绿色最后变化为红褐色；
（2）依据盖斯定律和热化学方程式构造所需热化学方程式，燃烧热是1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量，据此计算得到燃烧热；
（3）①KMnO₄有强氧化性，消毒原理与NaClO溶液、双氧水一样；
②反应中化合价变化的元素为Mn、Cl，Mn元素由+4价升高为+6，Cl元素化合价由+5降低为-1，得失电子相等，即化合价升降相等，则二氧化锰与氯酸钾的物质的量之比为3：1，再根据原子守恒配平；结合Q=It，F=96500C/mol，计算电子转移物质的量，依据化学方程式电量关系计算得到高锰酸钾物质的量，得到质量．

解答 解：（1）①氧化还原反应中元素化合价降低的物质做氧化剂发生还原反应，用软锰矿与浓盐酸反应制得Cl₂．MnO₂+4HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnO₂+Cl₂↑+2H₂O，反应中锰元素化合价+4价降低到+2价，做氧化剂被还原，
故答案为：MnO₂；
②将Fe在Cl₂中燃烧的产物配制成1mol/L的溶液为氯化铁溶液，取5mL该溶液，向其中通入足量SO₂气体，发生氧化还原反应生成硫酸和氯化铁，2FeCl₃+SO₂+2H₂O=2FeCl₂+H₂SO₄+2HCl，所得溶液中含有的阳离子是Fe²⁺、H⁺，溶液中加入滴加BaCl₂溶液，反应生成硫酸钡白色沉淀，发生反应的离子方程式是Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓，向另一份中逐滴加入NaOH溶液，振荡，产生的实验现象是生成白色沉淀迅速变化为灰绿色最后变化为红褐色，
故答案为：Fe²⁺、H⁺，Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓，生成白色沉淀迅速变化为灰绿色最后变化为红褐色；
（2）①SO₂（g）+MnO₂（s）=MnSO₄（s）△H=a kJ•mol^-1
②Mn（s）+S（s）+2O₂（g）=MnSO₄（s）△H=b kJ•mol^-1
③Mn（s）+O₂（g）=MnO₂（s）△H=c kJ•mol^-1
依据盖斯定律②-（①+③）得到S（s）+O₂（g）=SO₂（g）△H=[b-（a+c）]kJ•mol^-1=-（a+c-b）kJ•mol^-1，
则，S（s）的燃烧热△H=-（a+c-b）kJ•mol^-1，
故答案为：-（a+c-b）；
（3）①KMnO₄有强氧化性，利用其强氧化性杀菌消毒，消毒原理与NaClO溶液、双氧水一样，75%的酒精消毒的原理是使病毒的成分蛋白质发生变性进行消毒，而浓盐水杀菌不是利用强氧化性，故ab正确，
故答案为：ab；
②由软锰矿与过量固体KOH和KClO₃在高温下反应，生成锰酸钾（K₂MnO₄）和KCl，反应中化合价变化的元素为Mn、Cl，Mn元素由+4价升高为+6，Cl元素化合价由+5降低为-1，根据得失电子相等，即化合价升降相等，则二氧化锰与氯酸钾的物质的量之比为3：1，再根据原子守恒配平方程式为3MnO₂+6KOH+KClO₃ $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3K₂MnO₄+KCl+3H₂O，
故答案为：3，6，1，3，1，3；
总反应方程式为：2K₂MnO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2KMnO₄+2KOH+H₂↑．若电解K₂MnO₄溶液时，维持电流强度为5.0A，电解20min，通过电量为Q=It=5.0A×20×60s=6000C，F=96500C/mol，电子物质的量=$\frac{6000C}{96500C/mol}$=0.062mol，化学方程式计算可知电子转移2mol生成2molKMnO₄，则电子转移0.062mol生成KMnO₄物质的量也为0.062mol，质量=0.062mol×155g/mol≈9.6g
理论上可生成KMnO₄ 质量为9，61g，
故答案为：9.6．

点评 本题考查化学反应方程式的书写，注意利用氧化还原反应得失电子相等，即化合价升降相等解答，题目难度不大