Question

17．高錳酸鉀（KMnO₄）是一種常用的氧化劑．
（1）有下列變化：CO₃^2-→CO₂、C₂O₄^2-→CO₂、Fe³⁺→Fe²⁺，找出其中一個變化與“MnO₄^-→Mn²⁺”組成一個反應(yīng)，寫出該反應(yīng)的配平的離子方程式2MnO₄^-+16H⁺+5C₂O₄^2-→2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．
（2）不同條件下高錳酸鉀可發(fā)生如下反應(yīng)：
MnO₄^-+5e+8H⁺→Mn²⁺+4H₂O
MnO₄^-+3e+2H₂O→MnO₂+4OH^-
MnO₄^-+e→MnO₄^2-
由此可知，高錳酸根離子（MnO₄^-）反應(yīng)后的產(chǎn)物與溶液酸堿性有關(guān)．
（3）高錳酸鉀可代替二氧化錳用來制取Cl₂，氧化劑和還原劑物質(zhì)的量之比為1：5．
（4）高錳酸鉀與硫化亞鐵有如下反應(yīng)：10FeS+6KMnO₄+24H₂SO₄→3K₂SO₄+6MnSO₄+5Fe₂（SO₄）₃+10S+24H₂O
若上述反應(yīng)前后固體的質(zhì)量減少了2.8g，則硫元素與KMnO₄之間發(fā)生電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目為0.1N_A個．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)氧化還原反應(yīng)中化合價有升必有降，有降必有升進(jìn)行選擇組成反應(yīng)，再利用氧化還原反應(yīng)化合價升降守恒配平；
（2）通過對比給出的三個反應(yīng)可以發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物與溶液的酸堿性有關(guān)；
（3）根據(jù)氧化還原反應(yīng)得失電子守恒分析；
（4）利用反應(yīng)方程式結(jié)合氧化還原得失電子守恒分析．

解答 解：（1）已知MnO₄^-→Mn²⁺中Mn元素化合價降低，CO₃^2-→CO₂中化合價不變、C₂O₄^2-→CO₂中C元素化合價升高、Fe³⁺→Fe²⁺中鐵元素化合價降低，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中化合價有升必有降可知和“MnO₄^-→Mn²⁺”能組成一個反應(yīng)的應(yīng)該是C₂O₄^2-→CO₂，反應(yīng)為MnO₄^-+C₂O₄^2-→Mn²⁺+CO₂↑，反應(yīng)中：Mn：+7→+2，降5價；C：+3→+4，升1價則C₂O₄^2-參加反應(yīng)就升2價，根據(jù)化合價升降相等可以得到MnO₄^-前配2，C₂O₄^2-前配5，Mn²⁺前配2，CO₂前配10，
根據(jù)氧元素守恒可知產(chǎn)物中應(yīng)該有8個H₂O，根據(jù)電荷守恒可推出反應(yīng)物中還差16個H⁺，從而可以得到反應(yīng)：2MnO₄^-+16H⁺+5C₂O₄^2-→2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，
故答案為：2MnO₄^-+16H⁺+5C₂O₄^2-→2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
（2）對比給出的三個反應(yīng)可以發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物與溶液的酸堿性有關(guān)，故答案為：溶液酸堿性； 
（3）2KMnO₄+16HCl（濃）═2KCl+2MnCl₂+5Cl₂↑+8H₂O
氧化劑為KMnO₄，還原劑HCl，其中氧化劑使用2mol參加反應(yīng)的HCl有16mol，但化合價升高或者說參加氧化還原反應(yīng)的只有10mol，所以氧化劑和還原劑物質(zhì)的量之比為1：5，故答案為：1：5；
（4）反應(yīng)中固體質(zhì)量變化為：FeS→S，固體質(zhì)量變化為鐵元素的變化；反應(yīng)前后固體的質(zhì)量減少了2.8g，參加反應(yīng)的亞鐵離子的物質(zhì)的量為：$\frac{8g}{56g/mol}$=0.05mol，即被氧化的FeS的物質(zhì)的量為0.05mol，被高錳酸根離子氧化的硫元素元素的物質(zhì)的量為0.05mol，轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為：0.05mol×2=0.1mol，電子數(shù)目為：0.1N_A，故答案為：0.1N_A．

點評 本題考查氧化還原反應(yīng)的計算，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計算能力的考查，為高頻考點，注意從元素化合價的角度認(rèn)識相關(guān)概念并進(jìn)行計算，難度中等．