Question

17．將0.04mol KMnO₄固體加熱，一段時間后，收集到a mol氣體，此時KMnO₄的分解率為x，在反應(yīng)后的殘留固體中加入足量的濃鹽酸，又收集到bmol氣體（設(shè)Mn元素全部以Mn²⁺存在于溶液中），試填寫：
（1）a+b=0.1x-a（用x表示）
（2）當(dāng)x=100%時，a+b取最小值，且最小值為0.08
（3）當(dāng)a+b=0.09時，加熱后所得殘留固體的質(zhì)量為6g．

Answer 1

分析 （1）KMnO₄固體，加熱一段時間后，收集到甲體為氧氣，在反應(yīng)后的殘留固體中加入足量的濃鹽酸，繼續(xù)加熱，收集到氣體為氯氣，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，整個過程中，Mn元素獲得電子等于O元素、Cl元素獲得的電子，則有：0.04x（7-2）=4a+2b，整理得a+b=0.1x-a；
（2）當(dāng)高錳酸鉀完全分解生成氧氣時，生成氧氣最多，生成氯氣最少，根據(jù)方程式計算氧氣最大值，進(jìn)而確定（a+b）的最小值；
（3）根據(jù)a+b=0.1-a可知，生成氧氣的物質(zhì)的量為0.01mol，由2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，可知生成0.01mol氧氣需要高錳酸鉀為0.02mol，小于0.04mol，則高錳酸鉀部分分解，根據(jù)質(zhì)量守恒計算殘留固體的質(zhì)量．

解答 解：（1）KMnO₄固體，加熱一段時間后，收集到甲體為氧氣，在反應(yīng)后的殘留固體中加入足量的濃鹽酸，繼續(xù)加熱，收集到氣體為氯氣，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，整個過程中，Mn元素獲得電子等于O元素、Cl元素獲得的電子，則有：0.04x（7-2）=4a+2b，整理得a+b=0.1x-a，故答案為：0.1x-a；
（2）當(dāng)高錳酸鉀完全分解生成氧氣時，也就是x=100%；生成氧氣最多，生成氯氣最少，由2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，可知生成氧氣最大的物質(zhì)的量為0.04mol×$\frac{1}{2}$=0.02mol，即a最大值=0.02，生成氯氣最少，故a+b≥0.1-0.02=0.08，故（a+b）的最小值為0.08；
故答案為：100%；0.08；
（3）根據(jù)a+b=0.1-a可知，生成氧氣的物質(zhì)的量為0.01mol，由2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，可知生成0.01mol氧氣需要高錳酸鉀為0.02mol，小于0.04mol，則高錳酸鉀部分分解，根據(jù)質(zhì)量守恒，殘留固體的質(zhì)量為0.04mol×158g/mol-0.01mol×32g/mol=6g，
故答案為：6．

點(diǎn)評 本題考查混合物計算、氧化還原反應(yīng)計算，難度中等，注意充分利用整個過程中的電子轉(zhuǎn)移守恒解答．