Question

MnO₂、KMnO₄等是中學(xué)化學(xué)中的常用試劑．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）MnO₂在H₂O₂分解反應(yīng)中作催化劑．若將MnO₂加入酸化的H₂O₂溶液中，MnO₂溶解產(chǎn)生Mn²⁺，反應(yīng)的離子方程式是

 

．
（2）用MnO₂制KMnO₄的工藝流程如下

電解池中兩極材料均為碳棒，在水或酸性溶液中K₂MnO₄發(fā)生歧化而變成MnO₂和KMnO₄．
①寫(xiě)出240℃熔融時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式

 

，投料時(shí)必須滿足n（KOH）：n（MnO₂）

 

．
②陽(yáng)極的電極反應(yīng)為

 

．
③B物質(zhì)是

 

（寫(xiě)化學(xué)式，下同），可以循環(huán)使用的物質(zhì)是

 

．
④鉀離子交換膜的一種材料是聚丙烯酸鉀（ ），聚丙烯酸鉀單體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為

 

．
⑤上述制得的KMnO₄產(chǎn)品0.165g，恰好與0.335g經(jīng)硫酸酸化的Na₂C₂O₄反應(yīng)完全，該KMnO₄的純度是

 

（精確到0.1%）．

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）雙氧水具有還原性，二氧化錳具有氧化性，二者在酸性環(huán)境下發(fā)生氧化還原反應(yīng)；
（2）①根據(jù)流程中的反應(yīng)物和產(chǎn)物結(jié)合化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)來(lái)回答，為保證錳元素的利用率，應(yīng)該保證一方過(guò)量；
②在電解池的陽(yáng)極上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)；
③根據(jù)反應(yīng)確定得到的物質(zhì)以及可以循環(huán)使用的物質(zhì)；
④兩個(gè)碳原子鏈結(jié)的高分子化合物的單體是單鍵閉合，形成碳碳雙鍵即可；
⑤根據(jù)高錳酸鉀和草酸鈉之間反應(yīng)的電子守恒，找到二者之間量的關(guān)系進(jìn)行計(jì)算回答．

解答： 解：（1）雙氧水具有還原性，在酸性環(huán)境下，得到的氧化產(chǎn)物是氧氣，二氧化錳具有氧化性，在酸性環(huán)境下，得到還原產(chǎn)物是錳離子，二者在酸性環(huán)境下發(fā)生氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為：MnO₂+2H⁺+H₂O₂═Mn²⁺+O₂↑+2H₂O，故答案為：MnO₂+2H⁺+H₂O₂═Mn²⁺+O₂↑+2H₂O；
（2）用MnO₂制KMnO₄的工藝流程：二氧化錳、氫氧化鉀以及氧氣在240℃下反應(yīng)可以得到錳酸鉀，氫氧化鉀、氧氣過(guò)量，可以保證錳元素的全部轉(zhuǎn)化，將得到的高錳酸鉀溶于水，可以得到高錳酸鉀的水溶液，對(duì)其進(jìn)行電解，獲得較大濃度的高錳酸鉀溶液，
①240℃熔融時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2MnO₂+O₂+4KOH 

240℃  .

2K₂MnO₄+2H₂O，氫氧化鉀、氧氣過(guò)量，可以保證錳元素的全部轉(zhuǎn)化，投料時(shí)必須滿足n（KOH）：n（MnO₂）大于2：1，故答案為：2MnO₂+O₂+4KOH 

240℃  .

2K₂MnO₄+2H₂O；大于（或＞）2：1；
②在電解池的陽(yáng)極上是錳酸鉀中的陰離子失電子的過(guò)程，即MnO₄^2--e^-=MnO₄^-，故答案為：MnO₄^2--e^-=MnO₄^-；
③在電解池的陰極上是氫離子得電子，在該極上會(huì)產(chǎn)生氫氣，在流程中，電解產(chǎn)物氫氧化鉀可以在開(kāi)始接著利用，即可以循環(huán)使用，故答案為：H₂，KOH固體；
④兩個(gè)碳原子鏈結(jié)的高分子化合物的單體是單鍵閉合，形成碳碳雙鍵即可，即單體是：CH₂=CHCOOK，故答案為：CH₂=CHCOOK；
⑤設(shè)該KMnO₄的純度為y，根據(jù)2KMnO₄+5Na₂C₂O₄+8H₂SO₄

△   .

K₂SO₄+2MnSO₄+5Na₂SO₄+10CO₂↑+8H₂O可知，
   

2

5

KMnO₄--Na₂C₂O₄
   

2

5

×158      134
    0.165×y     0.335
y=

0.335× 2 5 ×158

134×0.165

×100%=95.8%，故答案為：95.8%．

點(diǎn)評(píng)：本題考查本題考查常見(jiàn)氧化劑與還原劑、氧化還原反應(yīng)中的化學(xué)計(jì)算和工藝流程的理解，解答本題時(shí)要充分理解圖中提供的信息，理解了圖中信息能對(duì)問(wèn)題做出正確的判斷，題目難度大．