19.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.20℃時(shí)溶解度(克/100克水),K2CO3:111,KMnO4:6.34.
(1)KMnO4稀溶液是一種常用的消毒劑.其消毒機(jī)理與下列BD(填序號(hào))物質(zhì)相似.
A.75%酒精         B.雙氧水          C.苯酚        D.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\;}}{\;}$2K2MnO4+2H2O.
(3)向K2MnO4溶液中通入CO2以制備KMnO4,該反應(yīng)中的還原劑和氧化劑之比是2:1.
(4)上述流程中可以循環(huán)使用的物質(zhì)有石灰、二氧化碳、KOH和MnO2
(5)若不考慮物質(zhì)循環(huán)與制備過(guò)程中的損失,則1mol MnO2可制得$\frac{2}{3}$或0.67mol KMnO4
(6)操作Ⅰ的名稱是過(guò)濾;操作Ⅱ是采用蒸發(fā)結(jié)晶(填操作步驟)、趁熱過(guò)濾得到KMnO4粗晶體.
(7)一定體積的KMnO4溶液恰好能氧化一定質(zhì)量的KHC2O4•H2C2O4•2H2O.若用c mol/L的NaOH溶液中和相同質(zhì)量的KHC2O4•H2C2O4•2H2O,所需NaOH溶液的體積恰好為KMnO4溶液的a倍,則KMnO4溶液的濃度為$\frac{4ac}{15}$ (mol•L-1)(提示:①H2C2O4是二元弱酸②10[KHC2O4•H2C2O4]+8KMnO4+17H2SO4=8MnSO4+9K2SO4+40CO2↑+32H2O  )

分析 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,向K2MnO4溶液中通入CO2制備KMnO4、還生成K2CO3、MnO2,通過(guò)過(guò)濾,分離出二氧化錳,濾液中含KMnO4和K2CO3,根據(jù)KMnO4和K2CO3在溶解性上不同采用蒸發(fā)結(jié)晶的方式可分離出高錳酸鉀和碳酸鉀,對(duì)粗高錳酸鉀進(jìn)行重結(jié)晶、干燥得到純凈的高錳酸鉀;向碳酸鉀溶液中加入石灰生成碳酸鈣和氫氧化鈉,
(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.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),根據(jù)鉀元素守恒確定KOH系數(shù),根據(jù)氫元素守恒確定H2O系數(shù);
(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,所含元素化合價(jià)升升降總數(shù)相等來(lái)確定氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比;
(4)制備中利用的原料,在轉(zhuǎn)化過(guò)程中又生成的可以循環(huán)利用;
(5)根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子守恒計(jì)算高錳酸鉀和二氧化錳的比值;
(6)分離固體與溶液,采用過(guò)濾操作,利用KMnO4和K2CO3在溶解性上進(jìn)行分離;
(7)兩反應(yīng)中KHC2O4•H2C2O4•2H2O的物質(zhì)的量相同,設(shè)其物質(zhì)的量為1mol,H2C2O4是二元弱酸,所以1molKHC2O4•H2C2O4•2H2O可以中和氫氧化鈉3mol,根據(jù)V=$\frac{n}{c}$計(jì)算氫氧化鈉溶液的體積,進(jìn)而計(jì)算高錳酸鉀溶液的體積,由方程式10[KHC2O4•H2C2O4]+8KMnO4+17H2SO4=8MnSO4+9K2SO4+40CO2↑+32H2O計(jì)算1molKHC2O4•H2C2O4反應(yīng)需要KMnO4的物質(zhì)的量,最后根據(jù)c=$\frac{n}{V}$計(jì)算高錳酸鉀溶液的濃度.

解答 解: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,向K2MnO4溶液中通入CO2制備KMnO4、還生成K2CO3、MnO2,通過(guò)過(guò)濾,分離出二氧化錳,濾液中含KMnO4和K2CO3,根據(jù)KMnO4和K2CO3在溶解性上不同采用蒸發(fā)結(jié)晶的方式可分離出高錳酸鉀和碳酸鉀,對(duì)粗高錳酸鉀進(jìn)行重結(jié)晶、干燥得到純凈的高錳酸鉀;向碳酸鉀溶液中加入石灰生成碳酸鈣和氫氧化鈉,
(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、75%酒精是通過(guò)酒精滲透到細(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A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B正確;
C、苯酚是通過(guò)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C錯(cuò)誤;
D、NaClO溶液中次氯酸鈉具有強(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D正確,
故選BD;
(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.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\;}}{\;}$2K2MnO4+2H2O;
(3)由工藝流程轉(zhuǎn)化關(guān)系可知,向K2MnO4溶液中通入CO2制備KMnO4、還生成K2CO3、MnO2,反應(yīng)只有Mn元素的化合價(jià)發(fā)生變化,由+6價(jià)降低為+4價(jià),降低2,由+6價(jià)升高為+7價(jià),升高1,所以K2MnO4既是氧化劑又是還原劑,根據(jù)升高和降低總數(shù)相等,升高和降低錳元素之比為2:1,即氧化劑和還原劑物質(zhì)的量之比為2:1,
故答案為:2:1;
(4)制備中利用的原料,在轉(zhuǎn)化過(guò)程中又生成的可以循環(huán)利用.由轉(zhuǎn)化關(guān)系圖知,除石灰、二氧化碳外,K2MnO4溶液中通入CO2以制備KMnO4生成的MnO2及最后由母液加入石灰生成的KOH,會(huì)在MnO2、KOH的熔融制備K2MnO4中被循環(huán)利用,
故答案為:KOH;MnO2;
(5)錳酸鉀和二氧化碳反應(yīng)的方程式為 3K2MnO4+2CO2=2KMnO4+MnO2+2K2CO3,根據(jù)方程式知,1molK2MnO4和二氧化碳反應(yīng)生成$\frac{2}{3}$mol或0.67molKMnO4
故答案為:$\frac{2}{3}$或0.67;
(6)該操作是分離固體與溶液,是過(guò)濾操作,KMnO4和K2CO3在溶解性上不同采用蒸發(fā)結(jié)晶的方式可分離,
故答案為:過(guò)濾;蒸發(fā)結(jié)晶;
(7)兩反應(yīng)中KHC2O4•H2C2O4•2H2O的物質(zhì)的量相同,設(shè)其物質(zhì)的量為1mol,H2C2O4是二元弱酸,
所以1molKHC2O4•H2C2O4•2H2O可以中和氫氧化鈉3mol,恰好中需要?dú)溲趸c溶液的體積為:$\frac{3mol}{cmol/L}$=$\frac{3}{c}$L,
所以高錳酸鉀溶液的體積為:$\frac{3}{c}$L×$\frac{1}{a}$=$\frac{3}{ac}$L,由方程式10[KHC2O4•H2C2O4]+8KMnO4+17H2SO4=8MnSO4+9K2SO4+40CO2↑+32H2O
可知1molKHC2O4•H2C2O4反應(yīng)需要KMnO4的物質(zhì)的量為:$\frac{8}{10}$×1mol=0.8mol,
所以高錳酸鉀溶液的濃度為:$\frac{0.8}{\frac{3}{ac}}$mol/L=$\frac{4ac}{15}$mol/L,
故答案為:$\frac{4ac}{15}$.

點(diǎn)評(píng) 本題考查常見(jiàn)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,解答本題時(shí)要充分理解圖中提供的信息,只有理解了圖中信息才能對(duì)問(wèn)題做出正確的判斷,題目難度中等.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

18.利用化學(xué)反應(yīng)原理解決下列問(wèn)題.
(1)在CuCl2水溶液中存在如下平衡:[Cu(H2O)4]2+(藍(lán))+4Cl-═[CuCl4]2-(綠)+4H2O,請(qǐng)寫出一個(gè)能使黃綠色CuCl2溶液向藍(lán)色轉(zhuǎn)化的操作是加入硝酸銀溶液.
(2)將鐵粉和硫粉混合后加熱,待反應(yīng)一發(fā)生即停止加熱,反應(yīng)仍可持續(xù)進(jìn)行,直至反應(yīng)完全生成新物質(zhì)硫化亞鐵.這現(xiàn)象說(shuō)明了鐵粉和硫粉發(fā)生的反應(yīng)是放熱反應(yīng).
(3)乙苯催化脫氫制苯乙烯反應(yīng):
△H=+124kJ•mol-1
工業(yè)上,通常在乙苯蒸氣中摻混水蒸氣(原料氣中乙苯和水蒸氣物質(zhì)的量之比為1:9),控制反應(yīng)溫度600℃,并保持體系總壓為常壓的條件下進(jìn)行反應(yīng).
在不同反應(yīng)溫度下,乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率和某催化劑作用下苯乙烯的選擇性(指除了H2以外的產(chǎn)物中苯乙烯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))示意圖如圖:
①摻入水蒸氣能提高乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率,說(shuō)明水蒸氣的加入相當(dāng)于減壓(填“加壓”或“減壓”)的效果.
②控制反應(yīng)溫度為600℃的理由是600℃時(shí)乙苯的轉(zhuǎn)化率與苯乙烯的選擇性均較高,溫度過(guò)低,反應(yīng)速率較慢,轉(zhuǎn)化率較低,溫度過(guò)高,選擇性下降,高溫下可能使催化劑失去活性,且消耗能量較大.

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題

19.將48g鎂條在當(dāng)空氣中完全燃燒,燃燒后的產(chǎn)物全部投入稀鹽酸中,充分反應(yīng)后過(guò)濾,得到的固體是C.若得到溶液的體積為2L,則所得溶液的物質(zhì)的量濃度為1mol/L.如果想濾液中滴加NaOH溶液并加熱,會(huì)觀察到什么現(xiàn)象?寫出有關(guān)反應(yīng)的離子方程式.[已知:Mg3N2+6H2O═3Mg(OH)↓+2NH3↑]Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓、Mg(OH)2$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$MgO+H2O.

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

7.氯化硫(S2Cl2)是一種黃紅色液體,有刺激性、窒息性惡臭,熔點(diǎn)為-80℃,沸點(diǎn)137.1℃.在空氣中強(qiáng)烈發(fā)煙,易與水發(fā)生水解反應(yīng).人們使用它作橡膠硫化劑,使橡膠硫化,改變生橡膠熱發(fā)粘冷變硬的不良性能.在熔融的硫中通入氯氣即可生成S2Cl2.如圖是實(shí)驗(yàn)室用S和Cl2制備S2Cl2的裝置(夾持裝置、加熱裝置均已略去).

(1)儀器名稱:d冷凝管;e蒸餾燒瓶.
(2)已知S2Cl2分子中各原子最外層均滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),則S2Cl2的電子式
(3)裝置a中應(yīng)放試劑為濃H2SO4,其作用為干燥Cl2
(4)該實(shí)驗(yàn)的操作順序應(yīng)為②③①⑤④(或③②①⑤④) (用序號(hào)表示).
①加熱裝置C  ②通入Cl2   ③通入冷水  ④停止通Cl2  ⑤停止加熱裝置C
(5)f裝置中應(yīng)放置的試劑為堿石灰,其作用為吸收Cl2尾氣,防止污染環(huán)境,防止空氣中的水汽加使S2Cl2水解.
(6)已知S2Cl2水解時(shí),只有一種元素的化合價(jià)發(fā)生了變化,且被氧化和被還原的該元素的物質(zhì)的量之比為1:3,請(qǐng)寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式2S2Cl2+2H2O═SO2+3S+4HCl.

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

14.由銅制備硝酸銅,考慮到生產(chǎn)成本和減少污染,下列最合理的方法是( 。
A.Cu$\stackrel{濃硝酸}{→}$ Cu(NO32B.Cu$\stackrel{稀硝酸}{→}$Cu(NO32
C.Cu$\stackrel{硝酸銀溶液}{→}$Cu(NO32D.Cu $\stackrel{氧氣}{→}$CuO$\stackrel{稀硝酸}{→}$Cu(NO32

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題

4.綠礬(FeSO4•7H2O)是治療缺鐵性貧血藥品的重要成分.下面是以市售鐵屑(含少量錫、氧化鐵等雜質(zhì))為原料生產(chǎn)純凈綠礬的一種方法:
已知:室溫下飽和H2S溶液的pH約為3.9,SnS沉淀完全時(shí)溶液的pH為1.6;FeS開(kāi)始沉淀時(shí)溶液的pH為3.0,沉淀完全時(shí)的pH為5.5.

(1)檢驗(yàn)制得的綠礬晶體中是否含有Fe3+的實(shí)驗(yàn)操作是取少量晶體溶于水,滴加KSCN溶液,若溶液不顯紅色,則溶液中不含F(xiàn)e3+
(2)操作Ⅱ中,通入硫化氫至飽和的目的是除去溶液中的Sn2+離子;在溶液中用硫酸酸化至pH=2的目的是防止Fe2+離子生成沉淀.
(3)操作Ⅳ的順序依次為:蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌.
(4)測(cè)定綠礬產(chǎn)品中Fe2+含量的方法是:
a.稱取2.8500g綠礬產(chǎn)品,溶解,在250mL容量瓶中定容;
b.量取25.00mL待測(cè)溶液于錐形瓶中;
c.用硫酸酸化的0.01000mol?L-1KMnO4溶液滴定至終點(diǎn),消耗KMnO4溶液體積的平均值為20.00mL.
①已知KMnO4酸性溶液與Fe2+反應(yīng)時(shí)被還原為Mn2+,請(qǐng)寫出該反應(yīng)的離子方程式:5Fe2++MnO4-+8H+═5Fe3++Mn2++4H2O;
②計(jì)算上述樣品中FeSO4?7H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.975(用小數(shù)表示,保留三位小數(shù)).

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題

11.合成氨工業(yè)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展具有重要的意義.根據(jù)已學(xué)知識(shí)回答下列問(wèn)題:
(1)對(duì)于密閉容器中的反應(yīng):N2(g)+3H2(g)═2NH3(g)△H<0,673K,30MPa下n(NH3)和n(H2)隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖所示.
下列敘述正確的是AD(填選項(xiàng)).
A.點(diǎn)a的正反應(yīng)速率比點(diǎn)b的大
B.點(diǎn)c處反應(yīng)達(dá)到平衡
C.點(diǎn)d(t1時(shí)刻)和點(diǎn)e(t2時(shí)刻)處n(N2)不一樣
D.其他條件不變,773K下反應(yīng)至t1時(shí)刻,n(H2)比上圖中d點(diǎn)的值大
(2)已知N2(g)+3H2 (g)═2NH3(g)△H=-92.4kJ•mol-1
①合成氨工業(yè)采取的下列措施不可用平衡移動(dòng)原理解釋的是BC(填選項(xiàng)).
A.采用較高壓強(qiáng)(20MPa~50MPa)    B.采用500℃的高溫
C.用鐵觸媒作催化劑                D.將生成的氨液化并及時(shí)從體系中分離出來(lái)
②在容積均為2L(容器體積不可變)的甲、乙兩個(gè)容器中,分別加入2molN2、6molH2和1molN2、3molH2,在相同溫度、催化劑下使其反應(yīng).最終達(dá)到平衡后,兩容器N2轉(zhuǎn)化率分別為α、α,則甲容器中平衡常數(shù)表達(dá)式為$\frac{4{{α}_{甲}}^{2}}{27(1-{α}_{甲})^{4}}$(用含α的代數(shù)式表示,化簡(jiǎn)為最簡(jiǎn)式),此時(shí)α>α(填“>”、“<”“=”).

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

8.可逆反應(yīng):2NO2(g)?2N0(g)+O2(g),在體積不變的密閉容器中反應(yīng),一定達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志
是( 。
①單位時(shí)間內(nèi)生成nmolO2的同時(shí)生成2nmolNO  
②單位時(shí)間內(nèi)消耗nmolO2的同時(shí)消耗2nmolNO2  
③v正(NO2):v正(NO):v正(O2)=2:2:1的狀態(tài)  
④混合氣體的密度不再改變的狀態(tài)  
⑤混合氣體的顏色不再改變的狀態(tài)  
⑥混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變的狀態(tài).
A.②④⑤B.②⑤⑥C.②③④⑥D.①④⑤⑥

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

9.25℃時(shí),某溶液中含有Na+、H+、Fe3+、HCO3-、OH-、I-中的幾種離子,已知由水電離出的C(H+)=1×10-13mol•L-1.向該溶液中緩慢通入一定量的Cl2后,溶液由無(wú)色變?yōu)辄S色.下列關(guān)于該溶液的分析,錯(cuò)誤的是( 。
A.pH=1或pH=13
B.陰離子肯定沒(méi)有I -,不能確定有無(wú)HCO3-
C.陽(yáng)離子肯定沒(méi)有Fe3+,不能確定有無(wú)Na+
D.溶質(zhì)有3種可能:①HI ②HI和NaI ③NaI和NaOH

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案