Question

【題目】KMnO4在生產(chǎn)和生活中有著廣泛用途，某化學(xué)小組在實(shí)驗(yàn)室制備KMnO4并探究其性質(zhì)。請(qǐng)回答：

(一) KMnO4的制備，分步驟I、II兩步進(jìn)行。

步驟I.先利用下圖所示裝置制備K2MnO4

(1)裝置A應(yīng)選用______________(填a、b或c)。

(2)裝置B中所盛試劑的名稱(chēng)為_________________。

(3)裝置C處反應(yīng)生成K2MnO4的化學(xué)方程式為_____________________。

步驟II.由K2MnO4制備KMnO4。已知: K2MnO4易溶于水，水溶液呈墨綠色。

主要過(guò)程如下：

①充分反應(yīng)后，將裝置C處所得固體加水溶解，過(guò)濾；

②向?yàn)V液中通入足量CO2，過(guò)濾出生成的MnO2；

③將濾液蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥，得KMnO4晶體。

(4)過(guò)程②向?yàn)V液中通入足量CO2，可觀察到的現(xiàn)象為____________________；

該步反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為_______________。

(二) KMnO4的性質(zhì)

巳知: KMnO4具有強(qiáng)氧化性，可與草酸(H2C2O4)反應(yīng)。

(5)寫(xiě)出KMnO4酸性溶液與草酸反應(yīng)的離子方程式 _______________________。

(6)基于(5)的反應(yīng)原理，探究濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。

可供選擇的試劑有:①0.01 mol·L-1 1 KMnO4酸性溶液；②0.3 mol·L-1 KMnO4酸性溶液；③0.1 mol·L-1 H2C2O4溶液；④0.2 mol·L-1 H2C2O4溶液

所選試劑為______(填序號(hào))；簡(jiǎn)要描述所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案______________________________。

Answer 1

【答案】 b 濃硫酸 4KOH＋2MnO2＋O22K2MnO4＋2H2O 墨綠色溶液變?yōu)樽霞t色，同時(shí)有黑色固體生成。 1:2 2 MnO4-+ 5 H2C2O4 + 6 H+ = 2 Mn2+ + 10 CO2↑ + 8 H2O ①③④ 取兩支試管，分別加入等體積的0.01 mol·L-1 KMnO4酸性溶液，再分別向其中加入過(guò)量的等體積不同濃度的H2C2O4溶液，H2C2O4溶液濃度越大褪色越快。

【解析】(1)要生成高錳酸鉀，需要強(qiáng)氧化劑，因此A裝置提供的氣體具有強(qiáng)氧化性，由于二氧化錳能氧化濃鹽酸生成氯氣，所以裝置A應(yīng)選用b裝置，制備氧氣。(2)生成的氧氣必須干燥，則裝置B的作用是干燥氧氣，其中所盛試劑的名稱(chēng)為濃硫酸。(3)裝置C處反應(yīng)生成K2MnO4的同時(shí)根據(jù)原子守恒可知還有水生成，反應(yīng)的化學(xué)方程式為4KOH＋2MnO2＋O22K2MnO4＋2H2O。(4)過(guò)程②向?yàn)V液中通入足量CO2，錳酸鉀轉(zhuǎn)化為二氧化錳和高錳酸鉀，因此可觀察到的現(xiàn)象為墨綠色溶液變?yōu)樽霞t色，同時(shí)有黑色固體生成，該步反應(yīng)中二氧化錳是還原產(chǎn)物，高錳酸鉀是氧化產(chǎn)物，即Mn從+6價(jià)降低到+4價(jià)，升高到+7價(jià)，根據(jù)電子得失守恒可知氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1:2。(5)KMnO4酸性溶液與草酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)的離子方程式為2MnO4-+ 5H2C2O4 + 6H+ =2Mn2+ + 10CO2↑ + 8H2O。(6)要探究濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響需要固定一種物質(zhì)的濃度，而改變另一種物質(zhì)的濃度，由于可以通過(guò)觀察溶液顏色的變化判斷反應(yīng)快慢，因此固定說(shuō)高錳酸鉀溶液的濃度，而②的濃度太大，所以選擇的試劑是①③④，實(shí)驗(yàn)方案為取兩支試管，分別加入等體積的0.01 mol·L-1 KMnO4酸性溶液，再分別向其中加入過(guò)量的等體積不同濃度的H2C2O4溶液，H2C2O4溶液濃度越大褪色越快。