Question

10．高錳酸鉀是一種典型的強(qiáng)氧化劑．完成下列填空：
I：在用KMnO₄酸性溶液處理Cu₂S和CuS的混合物時(shí)，發(fā)生的反應(yīng)如下：
①M(fèi)nO₄^-+Cu₂S+H⁺Cu²⁺+SO₂↑+Mn²⁺+H₂O（未配平）
②MnO₄^-+CuS+H⁺Cu²⁺+SO₂↑+Mn²⁺+H₂O（未配平）
（1）下列關(guān)于反應(yīng)①的說法中錯(cuò)誤的是d（填字母序號(hào)）．
a．被氧化的元素是Cu和S
b．氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為8：5
c．生成2.24L（標(biāo)況下）SO₂，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是0.8mol
d．還原性的強(qiáng)弱關(guān)系是：Mn²⁺＞Cu₂S
II：在稀硫酸中，KMnO₄與 （NH₄）₂Fe（SO₄）₂也能發(fā)生氧化還原反應(yīng)．
（2）配平KMnO₄與（NH₄）₂Fe（SO₄）₂反應(yīng)的離子方程式：
1MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=1Mn²⁺+5Fe³⁺+4 H₂O
（3）欲配制480mL 0.1mol/L Fe²⁺溶液，需稱取（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O（M=392g/mol）的質(zhì)量為19.6g．需要的玻璃儀器有500mL容量瓶、燒杯、膠頭滴管、玻璃棒．
III：實(shí)驗(yàn)室可由軟錳礦（主要成分為MnO₂）制備KMnO₄，方法如下：高溫下使軟錳礦與過量KOH（s）和KClO₃（s）反應(yīng)，生成K₂MnO₄（錳酸鉀）和KCl；用水溶解，濾去殘?jiān)�；酸化濾液，K₂MnO₄轉(zhuǎn)化為MnO₂和KMnO₄；再濾去沉淀MnO₂，濃縮結(jié)晶得到KMnO₄晶體．
請(qǐng)回答：
（4）用軟錳礦制備K₂MnO₄的化學(xué)方程式是：6KOH+KClO₃+3MnO₂═3K₂MnO₄+KCl+3H₂O．
（5）K₂MnO₄轉(zhuǎn)化為KMnO₄的反應(yīng)中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為1：2．

Answer 1

分析 I．（1）根據(jù)化合價(jià)的變化判斷氧化還原反應(yīng)的相關(guān)概念，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中氧化劑和還原劑之間得失電子的物質(zhì)的量相等計(jì)算轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量，在氧化還原反應(yīng)中還原劑的還原性大于還原產(chǎn)物的還原性；
（2）反應(yīng)中Mn元素的化合價(jià)降低，F(xiàn)e元素的化合價(jià)升高，依據(jù)氧化還原反應(yīng)電子守恒、電荷收、原子守恒配平寫出離子方程式；
II．（3）欲配制480mL，由于沒有該規(guī)格的容量瓶，實(shí)際上要配制500mL，需要500mL容量瓶，結(jié)合m=cVM計(jì)算；
III．（4）反應(yīng)物為KOH、KClO₃、MnO₂，生成物為K₂MnO₄（錳酸鉀）和KCl、水，利用質(zhì)量守恒定律書寫反應(yīng)方程式；
（5）K₂MnO₄轉(zhuǎn)化為KMnO₄的反應(yīng)中K₂MnO₄→2KMnO₄+MnO₂，Mn元素的化合價(jià)既升高又降低，根據(jù)得失電子守恒計(jì)算．

解答 解：I．（1）a．反應(yīng)中銅元素化合價(jià)從+1價(jià)升高到+2價(jià)，硫元素化合價(jià)從-2價(jià)升高到+4價(jià)，化合價(jià)升高的元素被氧化，所以被氧化的元素有S、Cu，故a正確；
b．錳元素化合價(jià)降低，從+7價(jià)降低為+2價(jià)，Cu₂S元素化合價(jià)都升高做還原劑，1molMnO₄^-得到5mol電子，反應(yīng)中銅元素化合價(jià)從+1價(jià)升高到+2價(jià)，硫元素化合價(jià)從-2價(jià)升高到+4價(jià)，1molCu₂S失去8mol電子，則氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為8：5，故b正確；
c．生成2.24LL（標(biāo)況下）SO₂時(shí)，物質(zhì)的量為0.1mol；反應(yīng)的Cu₂S物質(zhì)的量為0.1mol，反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是：
Cu⁺～Cu²⁺～e^-；   S^2-～SO₂～6e^-；
1         1      1         6
0.2mol 0.2mol   0.1mol    0.6mol
所以電子轉(zhuǎn)移共0.8mol，故c正確；
d．氧化還原反應(yīng)中還原劑的還原性大于還原產(chǎn)物的還原性，則還原性的強(qiáng)弱關(guān)系是：Mn²⁺＜Cu₂S，故d錯(cuò)誤．
故答案為：d；
（2）反應(yīng)中Mn元素的化合價(jià)降低，F(xiàn)e元素的化合價(jià)升高，高錳酸鉀與Fe²⁺的反應(yīng)是MnO₄^-～Mn²⁺～5e^-；Fe²⁺～Fe³⁺～e^-；依據(jù)電子守恒，鐵離子和亞鐵離子前乘5，依據(jù)原子守恒和電荷守恒得到反應(yīng)的離子方程式為：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；
故答案為：1、5、8、1、5、4；
II．（3）欲配制480mL，由于沒有該規(guī)格的容量瓶，實(shí)際上要配制500mL，配制500mL 0.1mol/L Fe²⁺溶液，需要500mL容量瓶，m=cVM=0.5L×0.1mol/L×392g/mol=19.6g，還需要的玻璃儀器為燒杯 膠頭滴管 玻璃棒；
故答案為：19.6；500mL容量瓶、燒杯、膠頭滴管、玻璃棒；
III．（4）反應(yīng)物為KOH、KClO₃、MnO₂，生成物為K₂MnO₄（錳酸鉀）和KCl、水，該反應(yīng)為6KOH+KClO₃+3MnO₂═3K₂MnO₄+KCl+3H₂O，
故答案為：6KOH+KClO₃+3MnO₂═3K₂MnO₄+KCl+3H₂O；
（5）K₂MnO₄轉(zhuǎn)化為KMnO₄的反應(yīng)中K₂MnO₄→2KMnO₄+MnO₂，Mn元素的化合價(jià)由+6價(jià)升高為+7價(jià)，Mn元素的化合價(jià)由+6價(jià)降低為+4價(jià)，則氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為1：2，
故答案為：1：2．

點(diǎn)評(píng) 本題考查氧化還原反應(yīng)計(jì)算、方程式的配平、溶液的配制，把握反應(yīng)中元素的化合價(jià)變化為解答的關(guān)鍵，側(cè)重氧化還原反應(yīng)計(jì)算及轉(zhuǎn)移電子的考查，注意從化合價(jià)角度分析，題目難度中等．