Question

5．实验室可由软锰矿（主要成分为MnO₂）制备KMnO₄方法如下：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；用水溶解滤去残渣，滤液酸化后，K₂MnO₄转变为MnO₂和KMnO₄； 滤去MnO₂沉淀，浓缩滤液，结晶得到深紫色的针状KMnO₄．请回答：
（1）软锰矿制备K₂MnO₄的化学方程式为：3MnO₂+6KOH+KClO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3K₂MnO₄+KCl+3H₂O．
（2）K₂MnO₄制备KMnO₄的离子方程式为：3MnO₄^2-+4H⁺═MnO₂↓+2MnO₄^-+2H₂O．
（3）若用2.5g软锰矿（含MnO₂80%）进行上述实验，计算KMnO₄的理论总产量为2.4g．
（4）KMnO₄与热的经硫酸酸化的Na₂C₂O₄反应生成Mn²⁺和CO₂，该反应的化学方程式是：2KMnO₄+5Na₂C₂O₄+8H₂SO₄ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂SO₄+2MnSO₄+5Na₂SO₄+10CO₂↑+8H₂O．
（5）软锰矿在实验室还用于制两种重要的气体，写出其中一种气体的制取反应方程式：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）根据反应物与生成物来书写反应方程式，即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来书写；
（2）根据反应物与生成物来书写反应方程式，即由滤液酸化后，K₂MnO₄转变为MnO₂和KMnO₄；滤去MnO₂沉淀，浓缩滤液，结晶得到深紫色的针状KMnO₄来书写；
（3）利用化学反应方程式及二氧化锰的质量代入计算；
（4）根据KMnO₄能与热的经硫酸化的Na₂C₂O₄反应生成Mn²⁺和CO₂，并利用质量守恒定律来书写反应方程式；
（5）实验室可用二氧化锰作催化剂制取氧气，也可用二氧化锰和浓盐酸共热制取氯气．

解答 解：（1）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，则反应为3MnO₂+6KOH+KClO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3K₂MnO₄+KCl+3H₂O，
故答案为：3MnO₂+6KOH+KClO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3K₂MnO₄+KCl+3H₂O；
（2）由滤液酸化后，K₂MnO₄转变为MnO₂和KMnO₄，则反应为3MnO₄^2-+4H⁺═MnO₂↓+2MnO₄^-+2H₂O，
故答案为：3MnO₄^2-+4H⁺═MnO₂↓+2MnO₄^-+2H₂O；
（3）由3MnO₂+6KOH+KClO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3K₂MnO₄+KCl+3H₂O、3MnO₄^2-+4H⁺═MnO₂↓+2MnO₄^-+2H₂O可知，反应物和生成物间的计量关系为：
MnO₂→K₂MnO₄→$\frac{2}{3}$KMnO₄
87                          158×$\frac{2}{3}$     
2.5×80%                     x
x=$\frac{158g/mol×\frac{2}{3}×2.5g×80%}{87g/mol}$=2.4g，
答：KMnO₄的理论产量是2.4g；
（4）由KMnO₄能与热的经硫酸化的Na₂C₂O₄反应生成Mn²⁺和CO₂，则反应为2KMnO₄+5Na₂C₂O₄+8H₂SO₄ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂SO₄+2MnSO₄+5Na₂SO₄+10CO₂↑+8H₂O，
故答案为：2KMnO₄+5Na₂C₂O₄+8H₂SO₄ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂SO₄+2MnSO₄+5Na₂SO₄+10CO₂↑+8H₂O；
（5）软锰矿（主要成分为MnO₂），可用于制取氧气、氯气，如实验室制取氯气是二氧化锰和浓盐酸共热，反应的方程式为：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，
故答案为：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O．

点评 本题考查化学反应方程式的书写及有关氧化还原反应的计算，明确反应物与生成物及物质之间的关系是解答的关键，题目难度中等．