Question

高锰酸钾和二氧化锰是中学化学常用的化学试剂．根据下面相关的信息回答下列问题：
（1）已知：①MnO₄^-+e^-→MnO₄^2-（绿色）（溶液的pH=12）
②MnO₄^-+8H⁺+5e^-→Mn²⁺（无色）+4H₂O（溶液的pH=0）
锰有多种化合价，如+7、十6、+4、+2价等，在中性溶液里高锰酸钾的还原产物为

 

（填化学式）．
（2）查阅相关资料：发生如下反应（反应未配平）：
XeO₂+Mn²⁺+H₂O→Xe+MnO₄^-+H⁺（Xe是稀有气体氙）
已知在高锰酸钾固体表面滴加浓盐酸，发生的半反应为2Cl^--2e═Cl₂↑
如果在盛有氯化锰溶液的试管中加入适量XeO₂，振荡试管，可能观察到的现象是

 

．
（3）已知草酸（H₂C₂O₄）为二元弱酸，取少量草酸晶体溶于酸性高锰酸钾溶液，溶液的紫色褪去．
写出该反应的离子方程式

 

．
（4）MnO₂是一种重要的无机功能材料，制备MnO₂的方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO₄溶液，阳极的电极反应式为

 

．现以铅蓄电池为电源电解酸化的MnSO₄溶液，如图所示，铅蓄电池的总反应方程式为

 

，当蓄电池中有4mol H⁺被消耗时，则电路中通过的电子的物质的量为

 

，MnO₂的理论产量为

 

g．

Answer 1

考点：氧化还原反应,原电池和电解池的工作原理

专题：氧化还原反应专题,电化学专题

分析：（1）在酸性物质中被还原+2价、在碱性物质中被还原为+6价，则在中性物质中被还原被二者之间的化合价；
（2）二者发生氧化还原反应生成高锰酸根离子且生成氯气；
（3）草酸氢根离子和高锰酸根离子发生氧化还原反应生成二氧化碳、锰离子和水；
（4）阳极上锰离子失电子生成二氧化锰；铅蓄电池放电时，负极上铅失电子和硫酸根离子反应生成硫酸铅，正极上二氧化铅得电子和硫酸根离子反应生成硫酸铅；
根据氢离子和转移电子之间的关系式计算转移电子的物质的量，根据转移电子守恒计算二氧化锰的质量．

解答： 解：（1）在酸性物质中被还原+2价、在碱性物质中被还原为+6价，则在中性物质中被还原被二者之间的化合价为+4价，所以还原产物是，故答案为：MnO₂；
（2）XeO₂具有强氧化性，先发生XeO₂+Mn²⁺+H₂O→Xe+MnO₄^-+H⁺反应，高锰酸根离子具有强氧化性，能氧化氯离子生成氯气，所以看到的现象是无色溶液变为紫（或紫红）色，并产生气体（黄绿色气体），
故答案为：无色溶液变为紫（或紫红）色，并产生气体（黄绿色气体）；
（3）草酸氢根离子和高锰酸根离子发生氧化还原反应生成二氧化碳、锰离子和水，离子方程式为2MnO₄^-+5HC₂O₄+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O，故答案为：2MnO₄^-+5HC₂O₄+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O；
（4）阳极上锰离子失电子生成二氧化锰，电极反应式为Mn²⁺-2e^-+2H₂O=MnO₂+4H⁺；
铅蓄电池放电时，负极上铅失电子和硫酸根离子反应生成硫酸铅，正极上二氧化铅得电子和硫酸根离子反应生成硫酸铅，所以电池反应式为Pb+PbO₂+2H₂SO₄=2PbSO₄+2H₂O，根据电池反应式知，当蓄电池中有4mol H⁺被消耗时，则电路中通过的电子的物质的量=

4mol

4

×2=2mol，
根据转移电子相等得MnO₂的理论产量=

2mol

2

×87g/mol=87g，
故答案为：Mn²⁺-2e^-+2H₂O=MnO₂+4H⁺；Pb+PbO₂+2H₂SO₄=2PbSO₄+2H₂O；2mol；87．

点评：本题考查了氧化还原反应及原电池和电解池原理，根据元素化合价变化确定氧化剂、还原剂，再结合方程式中各个物理量之间的关系式进行计算，注意（4）中阳极上阳离子放电，为易错点．