Question

高錳酸鉀可用于除去地下水的硫化氫異味的原理是生成的硫和二氧化錳等沉淀物可過(guò)濾除去。水體呈弱酸性時(shí)，高錳酸鉀的還原產(chǎn)物是MnO和MnO₂，且MnO和MnO₂的物質(zhì)的量比為3：1。
（1）寫出并配平上述化學(xué)方程式，標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移方向與數(shù)目。
KMnO₄ + H₂S +H₂SO₄ →                                         
在處理飲用水時(shí)，活性炭應(yīng)在高錳酸鉀反應(yīng)結(jié)束后投加，否則會(huì)發(fā)生反應(yīng)：
KMnO₄ + C +H₂O →MnO₂ + X +K₂CO₃ （未配平）
（2）X的化學(xué)式為__________。
（3） 1mol氧化劑被______（填“氧化”或“還原”）時(shí)，生成_____mol氧化產(chǎn)物

Answer 1

（1）   (4分)
（2）KHCO₃   (2分)
（3）還原 ，0.75    （各1分，共2分）

試題分析：（1）由題目信息可知，KMnO₄、H₂S、H₂SO₄反應(yīng)生成S、MnO、MnO₂，同時(shí)還生成K₂SO₄、H₂O，生成MnO和MnO₂的物質(zhì)的量比為3:1。其中Mn元素的 化合價(jià)從＋7價(jià)降低＋2價(jià)和＋4價(jià)，S元素的化合價(jià)從－2價(jià)升高到0價(jià)，設(shè)MnO和MnO₂的系數(shù)分別為為3、1，則根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知S的系數(shù)為。根據(jù)原子守恒可知，KMnO₄系數(shù)為4，H₂S系數(shù)為9，K₂SO₄的系數(shù)為2，H₂SO₄的系數(shù)為2，H₂O的系數(shù)為11，因此配平后方程式為：4KMnO₄＋9H₂S＋2H₂SO₄＝9S＋3MnO＋MnO₂＋2K₂SO₄＋11H₂O，則反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子數(shù)目為9×[0－（－2）]＝18，所以標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移方向與數(shù)目為。
（2）反應(yīng)中KMnO₄→Mn0₂，Mn元素化合價(jià)由+7價(jià)降低為+4價(jià)，得到3個(gè)電子。C→K₂CO₃，C元素化合價(jià)由0價(jià)升高為+4價(jià)，失去4個(gè)電子。所以化合價(jià)升降最小公倍數(shù)為12，故KMnO₄系數(shù)為4，C的系數(shù)為3，由C、K的原子數(shù)目關(guān)系可知K₂CO₃系數(shù)為1，因此X含有+4價(jià)的C原子、且C原子與K原子之比為1:1，所以X為KHCO₃。
（3）反應(yīng)中KMn0₄是氧化劑被還原，發(fā)生還原反應(yīng)。氧化產(chǎn)物為KHCO₃、K₂CO₃，每摩爾KHCO₃、K₂CO₃都含1molC原子，設(shè)生成的氧化產(chǎn)物為amol，則根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知1mol×（7－4）＝amol×（4－0），解得a=0.75。