Question

13．高錳酸鉀是錳的重要化合物和常用的氧化劑．以下是工業(yè)上用軟錳礦制備高錳酸鉀的一種工藝流程：

（1）KMnO₄稀溶液是一種常用的消毒劑．其消毒原理與下列BC（填序號(hào)）物質(zhì)相似．
A．75%酒精
B．雙氧水
C．84消毒液（NaClO溶液）
（2）寫出MnO₂、KOH的熔融混合物中通入空氣時(shí)發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式：2MnO₂+4KOH+O₂$\frac{\underline{\;熔融\;}}{\;}$2K₂MnO₄+2H₂O．
（3）向K₂MnO₄溶液中通入CO₂以制備KMnO₄，該反應(yīng)中的還原劑是K₂MnO₄．
（4）若不考慮物質(zhì)循環(huán)與制備過程中的損失，則1mol MnO₂可制得$\frac{2}{3}$mol KMnO₄．

Answer 1

分析 （1）高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，常常利用高錳酸鉀的強(qiáng)氧化性進(jìn)行消毒；
（2）由工藝流程轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，MnO₂、KOH的熔融混合物中通入空氣時(shí)發(fā)生反應(yīng)生成K₂MnO₄，根據(jù)元素守恒還應(yīng)生成水，再由元素化合價(jià)的結(jié)合質(zhì)量守恒定律配平可得；
（3）向K₂MnO₄溶液中通入CO₂制備KMnO₄、還生成K₂CO₃、MnO₂，所含元素化合價(jià)升高的反應(yīng)物是還原劑；
（4）根據(jù)原子守恒知，1molMnO₂可制得1molK₂MnO₄，K₂MnO₄和CO₂反應(yīng)生成KMnO₄、K₂CO₃、MnO₂，反應(yīng)方程式為3K₂MnO₄+2CO₂=2KMnO₄+MnO₂+2K₂CO₃．

解答 解：（1）高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，常常利用高錳酸鉀的強(qiáng)氧化性進(jìn)行消毒，
A、酒精是通過滲透到細(xì)菌體內(nèi)，使細(xì)菌蛋白質(zhì)凝固（變性），從而殺死細(xì)菌，故錯(cuò)誤；B、雙氧水具有強(qiáng)氧化性，常常利用雙氧水的強(qiáng)氧化性進(jìn)行殺菌消毒，故正確；C、次氯酸鈉具有強(qiáng)氧化性，常常利用次氯酸鈉的強(qiáng)氧化性進(jìn)行殺菌消毒，故正確；
故答案為：BC；
（2）MnO₂、KOH的熔融混合物中通入空氣時(shí)發(fā)生反應(yīng)生成K₂MnO₄，根據(jù)元素守恒還應(yīng)生成水．反應(yīng)中錳元素由+4價(jià)升高為+6價(jià)，總升高2價(jià)，氧元素由0價(jià)降低為-2價(jià)，總共降低4價(jià)，化合價(jià)升降最小公倍數(shù)為4，所以MnO₂系數(shù)2，O₂系數(shù)為1，根據(jù)錳元素守恒確定K₂MnO₄系數(shù)為2，根據(jù)鉀元素守恒確定KOH系數(shù)為4，根據(jù)氫元素守恒確定H₂O系數(shù)為2，所以反應(yīng)化學(xué)方程式為2MnO₂+4KOH+O₂ $\frac{\underline{\;熔融\;}}{\;}$2K₂MnO₄+2H₂O；
故答案為：2MnO₂+4KOH+O₂ $\frac{\underline{\;熔融\;}}{\;}$2K₂MnO₄+2H₂O；
（3）由工藝流程轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，向K₂MnO₄溶液中通入CO₂制備KMnO₄、還生成K₂CO₃、MnO₂，反應(yīng)只有Mn元素的化合價(jià)發(fā)生變化，由+6價(jià)降低為+4價(jià)，由+6價(jià)升高為+7價(jià)，所以K₂MnO₄既是氧化劑又是還原劑；
故答案為；K₂MnO₄；
（4）根據(jù)原子守恒知，1molMnO₂可制得1molK₂MnO₄，K₂MnO₄和CO₂反應(yīng)生成KMnO₄、K₂CO₃、MnO₂，反應(yīng)方程式為3K₂MnO₄+2CO₂=2KMnO₄+MnO₂+2K₂CO₃，3mol錳酸鉀生成2mol高錳酸鉀，所以1mol二氧化錳生成$\frac{2}{3}$mol高錳酸鉀；
故答案為：$\frac{2}{3}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查常見氧化劑與還原劑、氧化還原反應(yīng)、化學(xué)計(jì)算和對(duì)工藝流程的理解、閱讀題目獲取信息的能力等，需要學(xué)生具有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)與靈活運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力，題目難度中等．