Question

6．高錳酸鉀是一種典型的強氧化劑．完成下列填空
I：在用KMnO₄酸性溶液處理Cu₂S和CuS的混合物時，發(fā)生的反應如下：
①8MnO${\;}_{4}^{-}$+5Cu₂S+44H⁺═10Cu²⁺+5SO₂↑+8Mn²⁺+22H₂O（已配平）
②MnO${\;}_{4}^{-}$+CuS+H⁺Cu²⁺+SO₂↑+Mn²⁺+H₂O（未配平）
（1）下列關于反應①的說法中錯誤的是d（填字母序號）．
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（標況下）SO₂，轉移電子的物質(zhì)的量是0.8mol
d．還原性的強弱關系是：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．
（2）配平KMnO₄與（NH₄）₂Fe（SO₄）₂反應的離子方程式：
1MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=1Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O
（3）欲配制480mL 0.1mol/L Fe²⁺溶液，需稱�。∟H₄）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、玻璃棒、膠頭滴管
III：實驗室可由軟錳礦（主要成分為MnO₂）制KMnO₄，方法如下：高溫下使軟錳礦與過量KOH（s）和KClO₃（s）反應，生成K₂MnO₄（錳酸鉀）和KCl；用水溶解，濾去殘渣；酸化濾液，K₂MnO₄轉化為MnO₂和KMnO₄；再濾去沉淀MnO₂，濃縮結晶得到KMnO₄晶體．
請回答：
（4）用軟錳礦制備K₂MnO₄的化學方程式是：6KOH+KClO₃+3MnO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3K₂MnO₄+KCl+3H₂O．
（5）K₂MnO₄轉化為KMnO₄的反應中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為1：2．

Answer 1

分析 （1）a．反應①中Mn元素的化合價降低，而銅元素的化合價由+1升到+2價，硫元素的化合價由-2升到+4價；
b．氧化劑為KMnO₄，還原劑為Cu₂S；
c．根據(jù)二氧化硫計算KMnO₄的物質(zhì)的量，結合Mn元素化合價變化計算轉移電子；
d．還原劑的還原性強于還原產(chǎn)物的還原性；
（2）錳元素化合價由+7降到+2，化合價共降低5價，F(xiàn)e元素化合價由+2升到+3，化合價共升高1價，化合價最小公倍數(shù)為5，再結合電荷守恒、原子守恒配平；
（3）沒有480mL容量瓶，應選擇500mL容量瓶，實際配置500mL，根據(jù)n=cV計算 Fe²⁺的物質(zhì)的量，而n[（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O]=n（ Fe²⁺），再根據(jù)m=nM計算；
用固體溶解配置500mL一定物質(zhì)的量濃度溶液，需要儀器有：500mL容量瓶、托盤天平、燒杯、玻璃棒、膠頭滴管；
（4）高溫下軟錳礦（MnO₂）與過量KOH（s）和KClO₃（s）反應生成K₂MnO₄（錳酸鉀）和KCl，由元素守恒可知，還有水生成；
（5）K₂MnO₄轉化為KMnO₄的反應中K₂MnO₄→2KMnO₄+MnO₂，Mn元素的化合價由+6價升高為+7價，Mn元素的化合價由+6價降低為+4價，K₂MnO₄既是氧化劑又是還原劑，根據(jù)電子轉移守恒計算反應中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比．

解答 解：（1）a．反應反應中，銅元素的化合價由+1升到+2價，硫元素的化合價由-2升到+4價，均被氧化，故a正確；
b．氧化劑為KMnO₄，還原劑為Cu₂S，由方程式可知，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為8：5，故b正確；
c．二氧化硫物質(zhì)的量為$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，由方程式可知消耗KMnO₄為0.1mol×$\frac{8}{5}$=0.16mol，反應中Mn元素化合價由+7價降低為+2價，故轉移電子為0.16mol×（7-2）=0.8 mol，故c正確；
d．還原劑的還原性大于還原產(chǎn)物的還原性，則還原性Cu₂S＞Mn²⁺，故d錯誤；
故答案為：d；
（2）錳元素化合價由+7降到+2，化合價共降低5價，F(xiàn)e元素化合價由+2升到+3，化合價共升高1價，化合價最小公倍數(shù)為5，則MnO₄^-的系數(shù)為1、Fe²⁺的系數(shù)為5，故Mn²⁺的系數(shù)為1，F(xiàn)e³⁺的系數(shù)為5，根據(jù)原子守恒可知H₂O的系數(shù)為4，H⁺的系數(shù)為8，配平后離子方程式為：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，
故答案為：1，5，8，1，5，4；
（3）沒有480mL容量瓶，應選擇500mL容量瓶，實際配置500mL，n[（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O]=n（ Fe²⁺）=0.5L×0.1mol/L=0.05mol，故m[（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O]=0.05mol×392g/mol=19.6g；
用固體溶解配置500mL一定物質(zhì)的量濃度溶液，需要玻璃儀器有：500mL容量瓶、燒杯、玻璃棒、膠頭滴管，
故答案為：19.6；500mL容量瓶、燒杯、玻璃棒、膠頭滴管；
（4）高溫下軟錳礦（MnO₂）與過量KOH（s）和KClO₃（s）反應生成K₂MnO₄（錳酸鉀）和KCl，由元素守恒可知，還有水生成，反應方程式為：6KOH+KClO₃+3MnO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3K₂MnO₄+KCl+3H₂O，
故答案為：6KOH+KClO₃+3MnO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3K₂MnO₄+KCl+3H₂O；
（5）K₂MnO₄轉化為KMnO₄的反應中K₂MnO₄→2KMnO₄+MnO₂，Mn元素的化合價由+6價升高為+7價，Mn元素的化合價由+6價降低為+4價，K₂MnO₄既是氧化劑又是還原劑，根據(jù)電子轉移守恒，反應中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為（7-6）：（6-4）=1：2，
故答案為：1：2．

點評 本題是對氧化還原反應的綜合考查，涉及氧化還原反應基本概念、氧化性及還原性比較、配平、計算以及溶液配制等，側重分析與應用能力的考查，注意守恒法應用，題目難度中等．