Question

MnO₂、KMnO₄等是中學(xué)化學(xué)中的常用試劑。請回答下列問題：
（1）MnO₂在H₂O₂分解反應(yīng)中作催化劑。若將MnO₂加入酸化的H₂O₂溶液中，MnO₂ 溶解產(chǎn)生Mn²⁺，反應(yīng)的離子方程式是                                               。
（2）用MnO₂制KMnO₄的工藝流程如圖

電解池中兩極材料均為碳棒，在水或酸性溶液中K₂MnO₄發(fā)生歧化而變成MnO₂和KMnO₄。
①寫出240℃熔融時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式                                      ，投料時必須滿足n(KOH)：n(MnO₂)            。
②陽極的電極反應(yīng)為                                   。
③B物質(zhì)是         （寫化學(xué)式，下同），可以循環(huán)使用的物質(zhì)是                    。
④鉀離子交換膜的一種材料是聚丙烯酸鉀（），聚丙烯酸鉀單體的結(jié)構(gòu)簡式為           。
⑤上述制得的KMnO₄產(chǎn)品0.165 g，恰好與0.335 g經(jīng)硫酸酸化的Na₂C₂O₄反應(yīng)完全，該KMnO₄的
純度是           （精確到0.1%）。

Answer 1

（1）MnO₂ + 2H⁺ + H₂O₂ = Mn²⁺ + O₂ ↑+ 2H₂O
（2）①2MnO₂ + O₂ + 4KOH 2K₂MnO₄ + 2H₂O ，大于（或 >）2 : 1
② MnO₄^2- - e^- = MnO₄^-       ③ H₂，KOH固體    ④ CH₂="CHCOOK"     ⑤ 95.8%    

試題分析：（1）根據(jù)題意，結(jié)合電荷守恒、原子守恒、電子守恒，可得方程式為：MnO₂ + 2H⁺ + H₂O₂ = Mn²⁺ + O₂ ↑+ 2H₂O。（2）①在240℃熔融時MnO₂、O₂、KOH發(fā)生氧化還原反應(yīng)，根據(jù)質(zhì)量守恒定律和電子守恒的知識可知發(fā)生該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2MnO₂ + O₂ + 4KOH  2K₂MnO₄ + 2H₂O。由方程式可知在投料時必須滿足n(KOH)：n(MnO₂)=2:1，為了使MnO₂充分發(fā)生反應(yīng)，KOH必須過量。因此二者的物質(zhì)的量的比要大于2:1. ②由題意知道K₂MnO₄應(yīng)該在陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，失去電子，被氧化為KMnO₄。所以陽極的電極反應(yīng)為MnO₄^2- - e^- = MnO₄^- 。③在陰極發(fā)生反應(yīng)：2H₂O+2e-=H₂↑+2OH^-.所以B物質(zhì)是H₂。根據(jù)電極反應(yīng)式可以看出在此過程中可以循環(huán)的物質(zhì)為KOH。④鉀離子交換膜的一種材料是聚丙烯酸鉀 。該物質(zhì)為丙烯酸鉀發(fā)生加聚反應(yīng)得到的，其結(jié)構(gòu)簡式為 CH₂=CHCOOK。⑤Na₂C₂O₄與酸性KMnO₄溶液發(fā)生反應(yīng)的方程式為：5Na₂C₂O₄+2KMnO₄+8H₂SO₄=5Na₂SO₄+K₂SO₄+2MnSO₄ +10CO₂↑+8H₂O。n(Na₂C₂O₄)="0.335" g÷134g/mol=0.0025mol;則根據(jù)反應(yīng)方程式可知消耗的KMnO₄的物質(zhì)的量為0.0025mol×2/5=0.001mol.其質(zhì)量為0.001mol×158g/mol=0.158g.所以該KMnO₄的純度是0.158g÷0.165 g×100%=95.8%.