Question

(12分) 實驗室可由軟錳礦(主要成分為 MnO₂)制備 KMnO₄，方法如下：軟錳礦與過量固體 KOH 和 KClO₃ 在高溫下反應，生成錳酸鉀(K₂MnO₄)和 KCl；用水溶解，濾去殘渣，濾液酸化后，K₂MnO₄轉變為MnO₂和 KMnO₄；濾去MnO₂沉淀，濃縮濾液，結晶得到深紫色的針狀KMnO₄請回答：

（1）軟錳礦制備K₂MnO₄的化學方程式是                                   。

（2）K₂MnO₄制備KMnO₄的離子方程式是                                   。

（3）配平氧化還原反應方程式：

＿＿ C₂O₄^2-+＿＿MnO₄^-+＿＿H⁺＝＿＿CO₂+＿＿Mn²⁺+＿＿H₂O

（4）稱取6.0 g含H₂C₂O₄·2H₂O、KHC₂O₄和K₂SO₄的試樣，加水溶解，配成250mL溶液。量取兩份此溶液各25.00 mL，分別置于兩個錐形瓶中。

①第一份溶液中加入酚酞試液，滴加0.25 mol·L^－1NaOH溶液至20.00 mL時，溶液由無色變為淺紅色。該溶液被中和的H^＋的物質的量為＿＿＿mol。

②第二份溶液中滴加0.10 mol·L^－1的酸性高錳酸鉀溶液至16.00 mL時反應完全，此時溶液顏色由＿＿變為＿＿。該溶液中還原劑的物質的量為＿＿＿mol。

③原試樣中H₂C₂O₄·2H₂O的質量分數為＿＿＿＿＿。

 

Answer 1

【答案】

（1）3MnO₂+6KOH+KClO₃=3K₂MnO₄+KCl+3H₂O（2分）

（2）3MnO₄^2-+4H⁺=MnO₂+2MnO₄^-+2H₂O（2分）

（3）5  2   16  10   2   8（2分）

（4）①0.005(1分)  ②無色(1分)   紫紅色(1分)  0.004 (1分)③21％ (2分)

【解析】（1）根據所給的主要反應物和主要產物可寫出該反應的方程式。

（2）濾液酸化后，K₂MnO₄轉變為MnO₂和 KMnO₄，說明是K₂MnO₄自身的氧化還原反應。

（3）根據得失電子守恒可進行配平。KMnO₄中錳的化合價由＋7價降低到＋2價，得到5個電子。C₂O₄^2-中碳元素的化合價由＋3價升高到＋4價，失去1個電子，你1molC₂O₄^2-失去2mol電子。

（4）溶液由無色變為淺紅色，說明此時溶液中的氫離子恰好被中和，所以H^＋的物質的量為0.25 mol·L^－1×0.02L＝0.005mol。酸性高錳酸鉀溶液可以氧化H₂C₂O₄和KHC₂O₄，當恰好反應時，再滴入酸性高錳酸鉀溶液，溶液顏色將由無色變為紫紅色。KMnO₄的物質的量是0.10 mol·L^－1×0.016L＝0.0016mol，反應中可得到0.0016mol×5＝0.008mol電子。1mol還原劑失去2mol電子，所以還原劑的物質的量是0.004mol。設H₂C₂O₄·2H₂O和KHC₂O₄的物質的量分別為x和y，根據以上分析可得x＋y＝0.004mol、2x＋y＝0.005mol，解得x＝0.001mol。所以原試樣中H₂C₂O₄·2H₂O的質量分數為

。