Question

18．高锰酸钾可用于除去地下水的硫化氢异味的原理是高锰酸钾将硫化氢氧化生成的硫，可过滤除去．水体呈弱酸性时，高锰酸钾的还原产物是MnO和MnO₂，且MnO和MnO₂的物质的量比为3：1．
（1）实验室制取氯气的化学方程式：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O
（2）在处理饮用水时，活性炭应在高锰酸钾反应结束后投加，否则会发生反应：4KMnO₄+3C+H₂O═4MnO₂+2X+K₂CO₃X的化学式为KHCO₃．1mol氧化剂被还原（填“氧化”或“还原”）时，生成0.75mol氧化产物
（3）常温下，氢氧化锰的K_SP=2.0×10^-13，往含Mn²⁺的溶液中加入氢氧化钠溶液，调节溶液的PH=8.0，有氢氧化锰沉淀产生，则此时Mn²⁺的物质的量浓度最小为0.2 mol/L．

Answer 1

分析 （1）实验室用二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气；
（2）根据氧化还原法配平KMn0₄、C的系数，再根据元素守恒确定X的化学式；反应中KMn0₄是氧化剂发生还原反应，被还原；根据电子转移守恒计算生成的氧化物的物质的量；
（3）溶液的PH=8.0，则c（OH^-）=10^-6mol/L，根据Ksp=c（Mn²⁺）×c²（OH^-）计算．

解答 解：（1）实验室用二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气，其反应方程式为：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
故答案为：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（2）反应中KMnO₄→Mn0₂，Mn元素化合价由+7价降低为+4价，共降低变化3价，C→K₂CO₃，C元素化合价由0价升高为+4价，共升高4价，化合价升降最小公倍数为12，故KMnO₄系数为4，C的系数为3，由C、K的原子数目关系可知K₂CO₃系数为1，故X含有+4价的C原子、且C原子与K原子之比为1：1，故X为KHCO₃；
反应中KMn0₄是氧化剂发生还原反应，被还原，1molKMn0₄被还原，氧化产物为KHCO₃、K₂CO₃，每摩尔KHCO₃、K₂CO₃都含1molC原子，令生成的氧化产物为amol，则根据电子转移守恒有1mol×（7-4）=amol×（4-0），解得a=0.75；
故答案为：KHCO₃；还原；0.75；
（3）溶液的PH=8.0，则c（OH^-）=10^-6mol/L，已知Ksp=c（Mn²⁺）×c²（OH^-），则c（Mn²⁺）=$\frac{2×1{0}^{-13}}{（1{0}^{-6}）^{2}}$=0.2 mol/L；
故答案为：0.2 mol/L．

点评 本题考查了氧化还原反应计算、配平、基本概念和溶度积常数的有关计算，题目难度中等，（2）中X的判断为易错点、难点，实质是考查氧化还原反应的配平，侧重于考查学生对基础知识的应用能力和计算能力．