Question

13．高錳酸鉀（KMnO₄）是一種常用的氧化劑．不同條件下高錳酸鉀可發(fā)生如下反應：
①MnO₄^-+5e^-+8H⁺═Mn²⁺+4H₂O
②MnO₄^-+3e^-+2H₂O═MnO₂+4OH^-
③MnO₄^-+e═MnO₄^2-（溶液綠色）
（1）從上述三個半反應中可以看出MnO₄^-的還原產(chǎn)物與溶液的溶液酸堿性有關．
（2）用草酸（H₂C₂O₄）的稀溶液可以洗滌粘在皮膚上的高錳酸鉀，其中的變化：H₂C₂O₄→CO₂↑．寫出該反應的離子方程式：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．
（3）將PbO₂粉末投入到酸性MnSO₄溶液中攪拌，溶液變?yōu)樽霞t色．下列說法正確的是ad（填字母）．
a．氧化性強弱：PbO₂＞KMnO₄
b．還原性強弱：PbO₂＞KMnO₄
c．該反應可以用鹽酸酸化
d．PbO₂發(fā)生還原反應：PbO₂+SO₄^2-+4H⁺+2e^-═PbSO₄+2H₂O
（4）用KMnO₄可以測定H₂O₂溶液的有效含量：取15.00mL某濃度H₂O₂溶液，逐滴加入0.03mo1•L^-1 KMnO₄溶液（已酸化），產(chǎn)生無色氣體，至終點時共消耗20.00mL KMnO₄溶液．
①寫出反應的離子方程式2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+5O₂↑+8H₂O；
②溶液中c（H₂O₂）=0.1mol•L^-1；
③反應中轉(zhuǎn)移電子數(shù)目0.003mo1．

Answer 1

分析 （1）高錳酸根離子（MnO₄^-）反應后的產(chǎn)物與溶液的酸堿性有關；
（2）根據(jù)H₂C₂O₄→CO₂↑，C化合價升高，則H₂C₂O₄表現(xiàn)還原性并且呈酸性，高錳酸根離子被還原的產(chǎn)物應為Mn²⁺，據(jù)此寫出反應的離子方程式；
（3）將PbO₂投入到酸性MnSO₄溶液中攪拌，溶液變?yōu)樽霞t色，說明是PbO₂將MnSO₄氧化成紫紅色的高錳酸鉀溶液，根據(jù)氧化還原反應中，氧化劑和還原劑的強弱判斷規(guī)律來回答；
（4）①KMnO₄與H₂O₂反應，有氣體產(chǎn)生，說明有氧氣，溶液褪色說明KMnO₄被還原，再根據(jù)電子得失守恒和電荷守恒可寫出離子方程式；
②根據(jù)KMnO₄與H₂O₂反應的物質(zhì)的量之比求得H₂O₂的物質(zhì)的量，進而求得溶液a中c（H₂O₂）；
③由2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+5O₂↑+8H₂O，Mn元素化合價從+7降低到+2，據(jù)此計算．

解答 解：（1）由不同條件下高錳酸鉀可發(fā)生的反應可知，溶液的酸性越強，反應后錳元素的化合價越低，所以高錳酸根離子（MnO^-₄）反應后的產(chǎn)物與溶液的酸堿性有關，
故答案為：溶液酸堿性；
（2）H₂C₂O₄→CO₂↑，C化合價升高，則H₂C₂O₄表現(xiàn)還原性并且呈酸性，高錳酸根離子被還原的產(chǎn)物應為Mn²⁺，即發(fā)生還原反應的離子反應過程為MnO₄^-→Mn²⁺，所以反應的離子方程式為：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，故答案為：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
（3）將PbO₂投入到酸性溶液中攪拌，溶液變?yōu)樽霞t色，證明二者之間發(fā)生氧化還原反應生成了高錳酸鉀溶液，二氧化鉛是氧化劑，硫酸錳是還原劑，
a．氧化劑的氧化性強于氧化產(chǎn)物的氧化性，即氧化性：PbO₂＞KMnO₄，故a正確；
b．還原劑的還原性強于還原產(chǎn)物的還原性，即還原性：MnSO₄＞PbO₂，得不出還原性：PbO₂＞KMnO₄，故b錯誤；
c、鹽酸具有酸性且Cl^-具有還原性，PbO₂能將Cl^-氧化，所以該反應不能用鹽酸酸化，故c錯誤；
d．二氧化鉛是氧化劑，則PbO₂發(fā)生還原反應生成PbSO₄，反應式為：PbO₂+SO₄^2-+4H⁺+2e^-═PbSO₄+2H₂O，故d正確；
故選ad；
（4）①KMnO₄與H₂O₂反應，有氣體產(chǎn)生，說明有氧氣，溶液褪色說明KMnO₄被還原，再根據(jù)電子得失守恒和電荷守恒可寫出離子方程式為：2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+5O₂↑+8H₂O；
故答案為：2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+5O₂↑+8H₂O；
②根據(jù)KMnO₄與H₂O₂反應的離子方程式可知關系式為：
               2MnO₄^-～5H₂O₂
               2mol     5mol                                     
0.03mol•L^-1×0.02L     n（H₂O₂）  
則n（H₂O₂）=1.5×10^-3mol
所以c（H₂O₂）=$\frac{1.5×10{\;}^{-3}mol}{1.5×10{\;}^{-2}L}$=0.1mol/L
故答案為：0.1mol/L；
③由2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+5O₂↑+8H₂O，Mn元素化合價從+7降低到+2，所以反應中轉(zhuǎn)移電子數(shù)目0.03mol•L^-1×0.02L×（7-2）
=0.003mol，故答案為：0.003．

點評 本題考查氧化還原反應的概念判斷和相關計算，側(cè)重于學生的分析能力和計算能力的考查，為高頻考點，注意從元素化合價的角度認識相關概念并進行計算，難度中等．