Question

14．軟錳礦（主要成分為MnO₂）是最穩(wěn)定和豐富的錳礦石．它既可作原料，又可廣泛應(yīng)用于環(huán)境污染物的處理，對(duì)大氣和水體污染物具有吸附、離子交換和化學(xué)活性作用．
（1）1774年瑞典化學(xué)家舍勒用軟錳礦與濃鹽酸反應(yīng)制得Cl₂．
 ①上述反應(yīng)中的氧化劑是MnO₂．
 ②將Fe在Cl₂中燃燒的產(chǎn)物配制成1mol/L的溶液，取5mL該溶液，向其中通入足量SO₂氣體，所得溶液中含有的陽(yáng)離子是Fe²⁺、H⁺；將溶液分成兩份，向一份中滴加BaCl₂溶液，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓，向另一份中逐滴加入NaOH溶液，振蕩，產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是生成白色沉淀迅速變化為灰綠色最后變化為紅褐色．
（2）軟錳礦還可做燃煤尾氣（主要成分SO₂）的脫硫劑．
已知：25℃，101KPa時(shí)，
SO₂（g）+MnO₂（s）=MnSO₄（s）△H=a kJ•mol^-1
Mn（s）+S（s）+2O₂（g）=MnSO₄（s）△H=b kJ•mol^-1
Mn（s）+O₂（g）=MnO₂（s）△H=c kJ•mol^-1
則，S（s）的燃燒熱△H=-（a+c-b）kJ•mol^-1（用含a、b、c的式子表示）．
（3）軟錳礦也可用于制取高錳酸鉀．
 ①KMnO₄稀溶液是一種常用的消毒劑，其消毒機(jī)理與下列物質(zhì)相同的是ab（填代號(hào)）
a．“84”消毒液（NaClO溶液）      b．雙氧水      c．二氧化硫      d．75%酒精
 ②軟錳礦與過(guò)量KOH和KClO₃固體在高溫下反應(yīng)，生成K₂MnO₄．請(qǐng)配平下列化學(xué)方程式：
3MnO₂+6KOH+1KClO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3K₂MnO₄+1KCl+3H₂O電解K₂MnO₄制KMnO₄，總反應(yīng)方程式為：2K₂MnO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;點(diǎn)解\;}}{\;}$2KMnO₄+2KOH+H₂↑．若電解K₂MnO₄溶液時(shí)，維持電流強(qiáng)度為5.0A，電解20min，理論上可生成KMnO₄9，61g．
（已知：Q=It，F(xiàn)=96500C/mol．答案保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）①氧化還原反應(yīng)中元素化合價(jià)降低的物質(zhì)做氧化劑發(fā)生還原反應(yīng)；
②將Fe在Cl₂中燃燒的產(chǎn)物配制成1mol/L的溶液為氯化鐵溶液，取5mL該溶液，向其中通入足量SO₂氣體，發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸、氯化鐵和鹽酸；滴入氯化鋇溶液生成白色沉淀硫酸鋇，加入氫氧化鈉溶液生成氫氧化亞鐵白色沉淀，變化為灰綠色最后變化為紅褐色；
（2）依據(jù)蓋斯定律和熱化學(xué)方程式構(gòu)造所需熱化學(xué)方程式，燃燒熱是1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物放出的熱量，據(jù)此計(jì)算得到燃燒熱；
（3）①KMnO₄有強(qiáng)氧化性，消毒原理與NaClO溶液、雙氧水一樣；
②反應(yīng)中化合價(jià)變化的元素為Mn、Cl，Mn元素由+4價(jià)升高為+6，Cl元素化合價(jià)由+5降低為-1，得失電子相等，即化合價(jià)升降相等，則二氧化錳與氯酸鉀的物質(zhì)的量之比為3：1，再根據(jù)原子守恒配平；結(jié)合Q=It，F(xiàn)=96500C/mol，計(jì)算電子轉(zhuǎn)移物質(zhì)的量，依據(jù)化學(xué)方程式電量關(guān)系計(jì)算得到高錳酸鉀物質(zhì)的量，得到質(zhì)量．

解答 解：（1）①氧化還原反應(yīng)中元素化合價(jià)降低的物質(zhì)做氧化劑發(fā)生還原反應(yīng)，用軟錳礦與濃鹽酸反應(yīng)制得Cl₂．MnO₂+4HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnO₂+Cl₂↑+2H₂O，反應(yīng)中錳元素化合價(jià)+4價(jià)降低到+2價(jià)，做氧化劑被還原，
故答案為：MnO₂；
②將Fe在Cl₂中燃燒的產(chǎn)物配制成1mol/L的溶液為氯化鐵溶液，取5mL該溶液，向其中通入足量SO₂氣體，發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸和氯化鐵，2FeCl₃+SO₂+2H₂O=2FeCl₂+H₂SO₄+2HCl，所得溶液中含有的陽(yáng)離子是Fe²⁺、H⁺，溶液中加入滴加BaCl₂溶液，反應(yīng)生成硫酸鋇白色沉淀，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓，向另一份中逐滴加入NaOH溶液，振蕩，產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是生成白色沉淀迅速變化為灰綠色最后變化為紅褐色，
故答案為：Fe²⁺、H⁺，Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓，生成白色沉淀迅速變化為灰綠色最后變化為紅褐色；
（2）①SO₂（g）+MnO₂（s）=MnSO₄（s）△H=a kJ•mol^-1
②Mn（s）+S（s）+2O₂（g）=MnSO₄（s）△H=b kJ•mol^-1
③Mn（s）+O₂（g）=MnO₂（s）△H=c kJ•mol^-1
依據(jù)蓋斯定律②-（①+③）得到S（s）+O₂（g）=SO₂（g）△H=[b-（a+c）]kJ•mol^-1=-（a+c-b）kJ•mol^-1，
則，S（s）的燃燒熱△H=-（a+c-b）kJ•mol^-1，
故答案為：-（a+c-b）；
（3）①KMnO₄有強(qiáng)氧化性，利用其強(qiáng)氧化性殺菌消毒，消毒原理與NaClO溶液、雙氧水一樣，75%的酒精消毒的原理是使病毒的成分蛋白質(zhì)發(fā)生變性進(jìn)行消毒，而濃鹽水殺菌不是利用強(qiáng)氧化性，故ab正確，
故答案為：ab；
②由軟錳礦與過(guò)量固體KOH和KClO₃在高溫下反應(yīng)，生成錳酸鉀（K₂MnO₄）和KCl，反應(yīng)中化合價(jià)變化的元素為Mn、Cl，Mn元素由+4價(jià)升高為+6，Cl元素化合價(jià)由+5降低為-1，根據(jù)得失電子相等，即化合價(jià)升降相等，則二氧化錳與氯酸鉀的物質(zhì)的量之比為3：1，再根據(jù)原子守恒配平方程式為3MnO₂+6KOH+KClO₃ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3K₂MnO₄+KCl+3H₂O，
故答案為：3，6，1，3，1，3；
總反應(yīng)方程式為：2K₂MnO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2KMnO₄+2KOH+H₂↑．若電解K₂MnO₄溶液時(shí)，維持電流強(qiáng)度為5.0A，電解20min，通過(guò)電量為Q=It=5.0A×20×60s=6000C，F(xiàn)=96500C/mol，電子物質(zhì)的量=$\frac{6000C}{96500C/mol}$=0.062mol，化學(xué)方程式計(jì)算可知電子轉(zhuǎn)移2mol生成2molKMnO₄，則電子轉(zhuǎn)移0.062mol生成KMnO₄物質(zhì)的量也為0.062mol，質(zhì)量=0.062mol×155g/mol≈9.6g
理論上可生成KMnO₄ 質(zhì)量為9，61g，
故答案為：9.6．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)，注意利用氧化還原反應(yīng)得失電子相等，即化合價(jià)升降相等解答，題目難度不大