题目内容
6．高锰酸钾（KMnO4）是一种常用氧化剂，主要用于化工、防腐及制药工业等．以软锰矿（主要成分为MnO2）为原料生产高锰酸钾的工艺路线如图：
回答下列问题：
（1）“平炉”中发生的化学方程式为2MnO2+4KOH+O2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2K2MnO4+2H2O．
（2）“平炉”中需要加压，其目的是提高氧气的压强，加快反应速率，增加软锰矿转化率．
（3）将K2MnO4转化为KMnO4的生产有两种工艺．
①“CO2歧化法”是传统工艺，即在K2MnO4溶液中通入CO2气体，使体系呈中性或弱碱性，K2MnO4发生歧化反应，反应中生成KMnO4，MnO2和KHCO3（写化学式）．
②“电解法”为现代工艺，即电解K2MnO4水溶液，电解槽中阳极发生的电极反应为MnO42--e-=MnO4-，阴极逸出的气体是H2．
③CO2的等电子体COS，分子 COS电子式为
（4）高锰酸钾纯度的测定：称取1.0800g样品，溶解后定容于100mL容量瓶中，摇匀．取浓度为0.2000mol•L-1的H2C2O4标准溶液20.00mL，加入稀硫酸酸化，用KMnO4溶液滴定，滴定终点现象滴入最后一滴高锰酸钾溶液，溶液变为浅紫红色，且半分钟内不变色，该反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为2：5．
分析 软锰矿氢氧化钾按的比例在“烘炒锅”中混配，混配前应将软锰矿粉碎，提高反应速率，加热通入预热的空气，在“平炉”中发生反应2MnO2+4KOH+O2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2K2MnO4+2H2O，生成物质水浸沉降析出晶体得到锰酸钾，CO2歧化法”是传统工艺，即在K2MnO4溶液中通入CO2气体，使体系呈中性或弱酸性，K2MnO4发生歧化反应，反应中生成KMnO4，MnO2和KHCO3，“电解法”为现代工艺，即电解K2MnO4水溶液，在电解槽中阳极，MnO42-失去电子，发生氧化反应，产生MnO4-，
（1）流程分析可知平炉中发生的反应是氢氧化钾、二氧化锰和氧气加热反应生成锰酸钾和水；
（2）“平炉”中加压能提高氧气的压强，加快反应速率，增加软锰矿转化率；
（3）①在K2MnO4溶液中通入CO2气体，使体系呈中性或弱酸性，K2MnO4发生歧化反应，根据元素守恒以及二氧化碳过量推测反应生成KMnO4，MnO2和KHCO3；
②“电解法”为现代工艺，即电解K2MnO4水溶液，在电解槽中阳极，MnO42-失去电子，发生氧化反应，产生MnO4-；在阴极，水电离产生的H+获得电子变为氢气逸出，电极反应式是：2H2O+2e-=H2↑+2OH-；
③CO2的等电子体COS，等电子体结构相似，根据二氧化碳的分子的电子式可知COS电子式；
（4）用浓度为0.2000mol•L-1的H2C2O4标准溶液测定高锰酸钾的纯度，发生的反应的离子方程式2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O，用KMnO4溶液滴定H2C2O4，终点时溶液由无色变为浅紫红色，根据反应的方程式可知氧化剂与还原剂的物质的量之比．
解答 解：（1）流程分析可知平炉中发生的反应是氢氧化钾、二氧化锰和氧气加热反应生成锰酸钾和水，反应的化学方程式为：2MnO2+4KOH+O2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2K2MnO4+2H2O，
故答案为：2MnO2+4KOH+O2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2K2MnO4+2H2O；
（2）“平炉”中加压能提高氧气的压强，加快反应速率，增加软锰矿转化率．
故答案为：提高氧气的压强，加快反应速率，增加软锰矿转化率；
（3）①在K2MnO4溶液中通入CO2气体，使体系呈中性或弱酸性，K2MnO4发生歧化反应，根据元素守恒以及二氧化碳过量推测反应生成KMnO4，MnO2和KHCO3；
故答案为：KHCO3；
②“电解法”为现代工艺，即电解K2MnO4水溶液，在电解槽中阳极，MnO42-失去电子，发生氧化反应，产生MnO4-．电极反应式是：MnO42--e-=MnO4-；在阴极，水电离产生的H+获得电子变为氢气逸出，电极反应式是：2H2O+2e-=H2↑+2OH-；所以阴极逸出的气体是H2；总反应方程式是：2K2MnO4+2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2KMnO4+2H2↑+2KOH，
故答案为：MnO42--e-=MnO4-；H2；
③CO2的等电子体COS，等电子体结构相似，根据二氧化碳的分子的电子式可知COS电子式为：，
故答案为：；
（4）用浓度为0.2000mol•L-1的H2C2O4标准溶液测定高锰酸钾的纯度，发生的反应的离子方程式2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O，用KMnO4溶液滴定H2C2O4，测定终点的现象为滴入最后一滴高锰酸钾溶液，溶液变为浅紫红色，且半分钟内不变色，时溶液由无色变为浅紫红色，根据反应的方程式可知氧化剂高锰酸钾与还原剂H2C2O4的物质的量之比为2：5，
故答案为：滴入最后一滴高锰酸钾溶液，溶液变为浅紫红色，且半分钟内不变色；2：5．
点评 本题考查了物质制备工艺流程的知识．制备方案的过程分析和物质性质的理解应用，特别是电解原理、滴定实验的熟练掌握和计算应用，掌握基础是解题关键，题目难度中等．
| A． | 氧化反应 | B． | 加成反应 | C． | 还原反应 | D． | 水解反应 |
| 化学键 | Si-Si | O=O | Si-O |
| 键能/kJ•mol-1 | a | b | c |
Ⅱ．利用太阳光分解水制氢是未来解决能源危机的理想方法之一．某研究小组设计了如图所示的循环系统实现光分解水制氢．反应过程中所需的电能由太阳能光电池提供，反应体系中I2和Fe3+等可循环使用．
（1）写出下列反应池中反应的离子方程式：
电解池A2H++2I-=H2+I2．
电解池B4Fe3++2H2O=4Fe2++O2+4H+．
（2）若电解池A中生成3.36L H2（标准状况），计算电解池B中生成Fe2+的物质的量为0.3mol
Ⅲ．在一定的温度下，把2体积N2和6体积H2分别通入一个带活塞的体积可变的容器中，活塞的一端与大气相通，容器中发生如下反应：
N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）；△H＜0
反应达到平衡后，测得混合气体为7体积．
请据此回答下列问题：
（1）保持上述反应温度不变，设a、b、c分别表示加入的N2、H2和NH3的体积，如果反应达到平衡后混合气体中各物质的量仍与上述平衡时完全相同．
①a=1，c=2，则b=3．在此情况下，反应起始时将向逆反应方向（填“正”或“逆”）进行．
②若需规定起始时反应向逆方向进行，则c的取值范围是1＜c≤4．
（2）在上述装置中，若需控制平衡后混合气体为6.5体积，则可采取的措施是降低温度，原因是降低温度平衡向正反应方向移动，气体总分子数减少．
| A． | 在有催化剂存在的条件下，反应放出的热量为92.4 kJ | |
| B． | 有无催化剂该反应放出的热量都为92.4 kJ | |
| C． | 若再充入1 mol H2，到达平衡时放出的热量应为92.4 kJ | |
| D． | 反应放出的热量始终小于92.4 kJ |
| 温度/℃ | 1000 | 1100 |
| 平衡常数 | 0.68 | 0.50 |
（1）该反应的△H＜0
（2）T℃时，将FeO（s）和CO（g）各3.0mol加入10L的密闭容器中，反应达到平衡后，测得CO转化率为α1，c（CO2）=0.15mol•L-1，则温度T低于（填高于、低于、等于）1000，若此时保持其它条件不变再充入2.0mol CO（g），再达平衡时测得CO转化率为α2，则α1=α2（填＞、＜或=）．
（1）Fe还原水体中NO3-的反应原理如图1所示．
②作负极的物质是铁．
②正极的电极反应式是NO3-+8e-+10H+=NH4++3H2O．
（2）将足量铁粉投入水体中，经24小时测定NO3-的去除率和pH，结果如表：
| 初始pH | pH=2.5 | pH=4.5 |
| NO3-的去除率 | 接近100% | ＜50% |
| 24小时pH | 接近中性 | 接近中性 |
| 铁的最终物质形态 |  |  |
（3）实验发现：在初始pH=4.5的水体中投入足量铁粉的同时，补充一定量的Fe2+可以明显提高NO3-的去除率．对Fe2+的作用提出两种假设：
Ⅰ．Fe2+直接还原NO3-；
Ⅱ．Fe2+破坏FeO（OH）氧化层．
①做对比实验，结果如右图2所示，可得到的结论是本实验条件下，Fe2+不能直接还原NO3-；在Fe和Fe2+共同作用下能提高NO3-的去除率．
②同位素示踪法证实Fe2+能与FeO（OH）反应生成Fe3O4．结合该反应的离子方程式，解释加入Fe2+提高NO3-去除率的原因：Fe2++2FeO（OH）=Fe3O4+2H+，Fe2+将不导电的FeO（OH）转化为可导电的Fe3O4，利于电子转移．pH=4.5（其他条件相同）
| A． | 0.400mol•L-1 | B． | 0.300mol•L-1 | C． | 0.200mol•L-1 | D． | 0.100mol•L-1 |
；
；
．Ⅰ．实验步骤：
（1）用酸式滴定管（填仪器名称）量取10.00mL食用白醋，在烧杯中用水稀释后转移到转移到容量瓶 （填仪器名称）中定容，摇匀即得待测白醋溶液．
（2）用酸式滴定管取待测白醋溶液20.00mL于锥形瓶中，向其中滴加2滴酚酞作指示剂．
（3）读取盛装0.1000mol/L NaOH溶液的碱式滴定管的初始读数．
（4）滴定．当溶液由无色恰好变为红色，并在半分钟内不褪色时，停止滴定，并记录NaOH溶液的终读数．重复滴定3次．
Ⅱ．实验记录：
| 滴定次数 实验数据（mL） | 1 | 2 | 3 | 4 |
| V（样品） | 20.00 | 20.00 | 20.00 | 20.00 |
| V（NaOH）（消耗） | 15.95 | 15.00 | 15.05 | 14.95 |
（1）甲同学在处理数据时计算得：平均消耗的NaOH溶液的体积V=$\frac{（15.95+15.00+15.05+14.95）}{4}$mL=15.24mL．指出他的计算的不合理之处：第1次滴定误差明显大，属异常值，应舍去．
（2）乙同学仔细研究了该品牌白醋的标签，发现其中还含有苯甲酸钠作为食品添加剂，他想用资料法验证醋酸与苯甲酸钠不会发生离子交换反应，需查找在一定温度下醋酸和苯甲酸的a（填写序号）
a．电离常数 b．溶解度
（3）在本实验的滴定过程中，下列操作会使实验结果偏大的是（填写序号）ab．
a．碱式滴定管在滴定时未用标准NaOH溶液润洗
b．碱式滴定管的尖嘴在滴定前有气泡，滴定后气泡消失
c．锥形瓶中加入待测白醋溶液后，再加少量水
d．锥形瓶在滴定时剧烈摇动，有少量液体溅出．