Question

10．高錳酸鉀是錳的重要化合物和常用氧化劑，在實(shí)驗(yàn)室和醫(yī)療上有非常廣泛的應(yīng)用．圖1是工業(yè)上用軟錳礦（主要含MnO₂）制備高錳酸鉀晶體的一種工藝流程：

（1）操作Ⅱ的名稱是過(guò)濾，實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行該操作須用到的玻璃儀器有燒杯、漏斗、玻璃棒；
（2）反應(yīng)②的產(chǎn)物中，氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比是2：1；
（3）反應(yīng)②中“酸化”時(shí)不能選擇下列酸中的a（填字母序號(hào)）
a．稀鹽酸     b．稀硫酸      c．稀醋酸
（4）用如圖2所示的裝置進(jìn)行電解，在通電一段時(shí)間后，鐵電極的質(zhì)量增加．
①寫出乙中兩極發(fā)生的電極反應(yīng)式．
陰極：Ag⁺+e^-=Ag；
陽(yáng)極：Ag-e^-=Ag⁺．
②寫出甲中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄．
③C（左）、C（右）、Fe、Ag 4個(gè)電極上析出或溶解物質(zhì)的物質(zhì)的量之比是2：1：4：4．

Answer 1

分析 根據(jù)流程圖知，軟錳礦（主要含MnO₂）和KOH和氯酸鉀高溫反應(yīng)生成K₂MnO₄，3MnO₂+6KOH+KClO₃ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3K₂MnO₄+3H₂O+KCl，加入水通過(guò)過(guò)濾，分離出雜質(zhì)，濾液中含K₂MnO₄、KCl，濾液酸化，K₂MnO₄與酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成KMnO₄和MnO₂，過(guò)濾得到濾液蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶過(guò)濾洗滌的高錳酸鉀；
（1）軟錳礦中含有不溶于水的物質(zhì)，由流程圖可知，通過(guò)操作Ⅰ得到濾液，因此操作Ⅰ為過(guò)濾；（2）K₂MnO₄與酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成KMnO₄和MnO₂，由化合價(jià)升降相等確定氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比；
（3）酸性高錳酸鉀溶液能氧化鹽酸，因此不能選用鹽酸酸化；
（4）①裝置是電解池，通電一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)乙燒杯中鐵電極的質(zhì)量增加，鐵做電解池陰極，銀做陽(yáng)極；
②甲燒杯中和鐵連接的為陽(yáng)極，左邊的碳棒是陰極，電解硫酸銅溶液生成銅、氧氣和硫酸；
③陽(yáng)極電極反應(yīng)和電子守恒計(jì)算電極產(chǎn)物或電解溶解的物質(zhì)的量．

解答 解：根據(jù)流程圖知，軟錳礦（主要含MnO₂）和KOH和氯酸鉀高溫反應(yīng)生成K₂MnO₄，3MnO₂+6KOH+KClO₃ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3K₂MnO₄+3H₂O+KCl，加入水通過(guò)過(guò)濾，分離出雜質(zhì)，濾液中含K₂MnO₄、KCl，濾液酸化，K₂MnO₄與酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成KMnO₄和MnO₂，過(guò)濾得到濾液蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶過(guò)濾洗滌的高錳酸鉀；
（1）由流程圖可知，通過(guò)操作Ⅱ得到濾液、濾渣，因此操作Ⅱ?yàn)檫^(guò)濾，過(guò)濾用到的玻璃儀器有：玻璃棒、漏斗、燒杯，
故答案為：過(guò)濾；燒杯、漏斗、玻璃棒；
（2）K₂MnO₄與酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成KMnO₄和MnO₂，Mn元素的化合價(jià)由+6變?yōu)?7和+4價(jià)，因此KMnO₄為氧化產(chǎn)物，MnO₂為還原產(chǎn)物，根據(jù)化合價(jià)升降相等可知，氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為（6-4）：（7-6）=2：1，
故答案為：2：1；
（3）酸性高錳酸鉀溶液能氧化鹽酸生成氯氣，因此不能選用鹽酸酸化，故答案為：a；
（4）①通電一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)乙燒杯中鐵電極的質(zhì)量增加，鐵做電解池陰極，銀做陽(yáng)極，電解質(zhì)溶液是硝酸銀溶液，所以原理是電鍍?cè)�理，陰極電極反應(yīng)為：Ag⁺+e^-=Ag；陽(yáng)極電極反應(yīng)為：Ag-e^-=Ag⁺，
故答案為：Ag⁺+e^-=Ag；Ag-e^-=Ag⁺；
②甲燒杯中和鐵連接的為陽(yáng)極，左邊的碳棒是陰極，電解硫酸銅溶液生成銅、氧氣和硫酸，電池反應(yīng)為：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，
故答案為：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；
③甲中陰極電極反應(yīng)為2Cu²⁺+4e^-=2Cu，陽(yáng)極電極反應(yīng)為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；乙池中電極反應(yīng)，陽(yáng)極電極反應(yīng)為4Ag-4e^-=4Ag⁺；陰極電極反應(yīng)為4Ag⁺+4e^-=4Ag；依據(jù)電子守恒計(jì)算得到，由左到右碳-碳-鐵-銀四個(gè)是極上析出或溶解物質(zhì)的物質(zhì)的量之比是2：1：4：4，
故答案為：2：1：4：4．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了常見氧化劑與還原劑、氧化還原反應(yīng)計(jì)算和對(duì)工藝流程的理解、閱讀題目獲取信息的能力、電解池原理的應(yīng)用等，關(guān)鍵是弄清過(guò)程和步驟的目的，理解信息和物質(zhì)性質(zhì)，（4）主要是電極判斷，電極反應(yīng)，電極產(chǎn)物的分析判斷，電子守恒的計(jì)算應(yīng)用，題目難度中等．