【題目】KMnO4在實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)上均有重要應(yīng)用,其工業(yè)制備的部分工藝如下:
Ⅰ.將軟錳礦(主要成分MnO2)粉碎后,與KOH固體混合,通入空氣充分焙燒,生成暗綠色熔融態(tài)物質(zhì)。
Ⅱ.冷卻,將固體研細(xì),用稀KOH溶液浸取,過(guò)濾,得暗綠色溶液。
Ⅲ.向暗綠色溶液中通入CO2,溶液變?yōu)樽霞t色,同時(shí)生成黑色固體。
Ⅳ.過(guò)濾,將紫紅色溶液蒸發(fā)濃縮,冷卻結(jié)晶,過(guò)濾,洗滌,干燥,得KMnO4固體。
資料:K2MnO4為暗綠色固體,在強(qiáng)堿性溶液中穩(wěn)定,在近中性或酸性溶液中易發(fā)生歧化反應(yīng)(Mn的化合價(jià)既升高又降低)。
(1)Ⅰ中,粉碎軟錳礦的目的是___________________。
(2)Ⅰ中,生成K2MnO4的化學(xué)方程式是______________________________。
(3)Ⅱ中,浸取時(shí)用稀KOH溶液的原因是_________________。
(4)Ⅲ中,CO2和K2MnO4在溶液中反應(yīng)的化學(xué)方程式是_____________________。
(5)將K2MnO4溶液采用惰性電極隔膜法電解,也可制得KMnO4,裝置如圖:
①b極是______極(填“陽(yáng)”或“陰”),D是_______________。
②結(jié)合電極反應(yīng)式簡(jiǎn)述生成KMnO4的原理:_______________________________。
③傳統(tǒng)無(wú)膜法電解時(shí),錳元素利用率偏低,與之相比,用陽(yáng)離子交換膜可以提高錳元素的利用率,其原因是______。
(6)用滴定法測(cè)定某高錳酸鉀產(chǎn)品的純度,步驟如下:
已知:Na2C2O4+H2SO4=H2C2O4+Na2SO4,5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O,摩爾質(zhì)量:Na2C2O4134gmol-1、KMnO4158gmol-1。
ⅰ.稱取ag產(chǎn)品,配成50mL溶液。
ⅱ.稱取bgNa2C2O4,置于錐形瓶中,加蒸餾水使其溶解,再加入過(guò)量的硫酸。
ⅲ.將錐形瓶中溶液加熱到75℃~80℃,恒溫,用ⅰ中所配溶液滴定至終點(diǎn),消耗溶液VmL(雜質(zhì)不參與反應(yīng))。
滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象為_______________,產(chǎn)品中KMnO4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表達(dá)式為_____________。
【答案】增大反應(yīng)物接觸面積,加快反應(yīng)速率 2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O 保持溶液呈強(qiáng)堿性,防止K2MnO4發(fā)生歧化反應(yīng) 3K2MnO4+2CO2=2KMnO4+MnO2↓+2K2CO3 陰 較濃的KOH溶液 a極MnO42--e-=MnO4-,部分K+通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入陰極區(qū),陽(yáng)極區(qū)生成KMnO4 用陽(yáng)離子交換膜可防止MnO4-、MnO42-在陰極被還原 當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏蜬MnO4溶液,錐形瓶中的液體由無(wú)色變?yōu)闇\紫色,且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)
【解析】
流程Ⅰ.將軟錳礦(主要成分MnO2)粉碎后,目的是增大反應(yīng)物接觸面積,加快反應(yīng)速率,該反應(yīng)需要氧氣參加,反應(yīng)物熔融狀態(tài)下攪拌目的是使熔融物充分接觸空氣,由題目信息可知,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,根據(jù)電子得失、原子守恒進(jìn)行配平;
Ⅱ.K2MnO4為暗綠色固體,在強(qiáng)堿性溶液中穩(wěn)定,在近中性或酸性溶液中易發(fā)生歧化反應(yīng)(Mn的化合價(jià)既升高又降低),所以將固體研細(xì),用稀KOH溶液浸取,過(guò)濾;
Ⅲ.向暗綠色溶液中通入CO2,溶液發(fā)生歧化反應(yīng),生成KMnO4和MnO2;
Ⅳ.過(guò)濾,將紫紅色溶液蒸發(fā)濃縮,冷卻結(jié)晶,過(guò)濾,洗滌,干燥,得KMnO4固體。
(5)電解池電解K2MnO4溶液得到KMnO4可知:陰極上水得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣和氫氧根離子,陽(yáng)極上錳酸根離子失電子反應(yīng)氧化反應(yīng)生成高錳酸根離子;
(6)滴定終點(diǎn),溶液顏色發(fā)生變化,且半分鐘內(nèi)顏色不變;根據(jù)反應(yīng)Na2C2O4+H2SO4=H2C2O4+Na2SO4,5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O,找出關(guān)系式,然后結(jié)合題中數(shù)據(jù)計(jì)算。
(1)Ⅰ中,粉碎軟錳礦的目的是目的是增大反應(yīng)物接觸面積,加快反應(yīng)速率;
答案: 增大反應(yīng)物接觸面積,加快反應(yīng)速率
(2)由題目信息可知,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),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+O22K2MnO4+2H2O
答案:2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O
(3)由題干信息可知:K2MnO4在強(qiáng)堿性溶液中穩(wěn)定,在近中性或酸性溶液中易發(fā)生歧化反應(yīng)(Mn的化合價(jià)既升高又降低)。
答案:保持溶液呈強(qiáng)堿性,防止K2MnO4發(fā)生歧化反應(yīng)
(4)向K2MnO4溶液中通入CO2,溶液變?yōu)樽霞t色KMnO4,同時(shí)生成黑色固體MnO2,根據(jù)化合價(jià)升降相等和質(zhì)量守恒定律寫(xiě)出方程式3K2MnO4+2CO2=2KMnO4+MnO2↓+2K2CO3 ;
答案:3K2MnO4+2CO2=2KMnO4+MnO2↓+2K2CO3
(5)①b極生成氫氣,是陰極,電極反應(yīng)式:2H2O+2e-=H2↑+2OH-,鉀離子通過(guò)陽(yáng)離子交換膜到陰極區(qū),所以D是較濃的KOH溶液;
答案:陰 較濃的KOH溶液
②a極:2MnO42--2e-=2MnO4-,,部分K+通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入陰極區(qū),陽(yáng)極區(qū)生成KMnO4;
答案:a極MnO42--e-=MnO4-,部分K+通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入陰極區(qū),陽(yáng)極區(qū)生成KMnO4
③傳統(tǒng)無(wú)膜法電解時(shí),錳元素利用率偏低,與之相比,用陽(yáng)離子交換膜可以提高錳元素的利用率,其原因是用陽(yáng)離子交換膜可防止MnO4-、MnO42-到陰極區(qū),在陰極被還原;
答案:陽(yáng)離子交換膜可防止MnO4-、MnO42-在陰極被還原
(6)當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏蜬MnO4溶液,錐形瓶中的液體由無(wú)色變?yōu)闇\紫色,且半分鐘內(nèi)不恢復(fù);
設(shè)配制的50ml配制的樣品溶液中含有高錳酸鉀濃度為cmol/L,
則:5Na2C2O4~2KMnO4,
5mol 2mol
b/134 cV×10-3
計(jì)算得c=mol/L
KMnO4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表達(dá)式為:c×50×10-3×158/a =img src="http://thumb.zyjl.cn/questionBank/Upload/2019/06/26/08/9f783dd0/SYS201906260804278141572487_DA/SYS201906260804278141572487_DA.004.png" width="98" height="36" style="-aw-left-pos:0pt; -aw-rel-hpos:column; -aw-rel-vpos:paragraph; -aw-top-pos:0pt; -aw-wrap-type:inline" />×50×10-3×158/a= ;
答案:當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏蜬MnO4溶液,錐形瓶中的液體由無(wú)色變?yōu)闇\紫色,且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖1是鈉及其化合物與水反應(yīng)關(guān)系圖,兩圓圈相交的部分表示圓圈內(nèi)的物質(zhì)相互發(fā)生的反應(yīng)。請(qǐng)按要求填空。
(1)反應(yīng)①的化學(xué)方程式_____________。
(2)在反應(yīng)②中的混合液滴入酚酞,可觀察到的現(xiàn)象是____________。
(3)研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)圖2裝置探究反應(yīng)③是放熱反應(yīng)。
i.向燒杯內(nèi)滴加水時(shí),可觀察到的現(xiàn)象是____________。
ⅱ.該反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________。
ⅲ.舉例過(guò)氧化鈉的用途______。(寫(xiě)一種)
(4)超氧化鉀(KO2)與過(guò)氧化鈉一樣能吸收CO2生成碳酸鹽及O2,寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式____________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】在密閉容器中進(jìn)行反應(yīng):A(g)+3B(g)2C(g),有關(guān)下列圖像說(shuō)法的不正確的是( )
A. 依據(jù)圖A可判斷正反應(yīng)為放熱反應(yīng)
B. 在圖B中,虛線可表示使用了催化劑
C. 若正反應(yīng)的△H<0,圖C可表示升高溫度使平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)
D. 由圖D中混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量隨溫度的變化情況,可推知正反應(yīng)的△H>0
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖是一種綜合處理SO2廢氣的工藝流程.下列說(shuō)法正確的是( )
A.向B溶液中滴加KSCN溶液,溶液可能變?yōu)檠t色
B.溶液B轉(zhuǎn)化為溶液C發(fā)生的變化的離子方程式為4H+ + 2Fe2++O2=2Fe3++2H2O,
C.溶液酸性:A>B>C
D.加氧化亞鐵可以使溶液C轉(zhuǎn)化為溶液A
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】現(xiàn)有Al、Cl2、Al2O3、HCl(aq)、A1(OH)3、NaOH(aq)六種物質(zhì),它們之間有如圖所示轉(zhuǎn)化關(guān)系,圖中每條線兩端的物質(zhì)之間都可以發(fā)生反應(yīng),下列推斷中不合理的是( )
A. N一定是HCl(aq)B. X可能是Al或Cl2
C. Q、Z中的一種必定為A12O3D. Y一定為NaOH(aq)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】某烴經(jīng)催化加氫后得到2-甲基丁烷,該烴可能是
A. 3-甲基-1-丁烯B. 2-甲基丙烷
C. 2-甲基-1-丁烯D. 3,3-二甲基-1-丁烯
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】為測(cè)定某有機(jī)化合物A的結(jié)構(gòu),進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):
(一)分子式測(cè)定:
(1)將4.6g有機(jī)物A置于氧氣流中充分燃燒,實(shí)驗(yàn)測(cè)得:生成5.4g H2O和8.8g CO2,,則該物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)式為_______________;
(2)用質(zhì)譜儀測(cè)定該有機(jī)化合物的相對(duì)分子質(zhì)量,得到如圖①所示質(zhì)譜圖,則其相對(duì)分子質(zhì)量為____________________;
(3)根據(jù)價(jià)鍵理論,預(yù)測(cè)A的可能結(jié)構(gòu)并寫(xiě)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式___________________________;
(二)結(jié)構(gòu)式的確定:
(4)核磁共振氫譜能對(duì)有機(jī)物分子中不同化學(xué)環(huán)境的氫原子給出不同的峰值(信號(hào)),根據(jù)峰值(信號(hào))可以確定分子中氫原子的種類(lèi)和數(shù)目.例如:甲基氯甲基醚(ClCH2OCH3)有兩種氫原子如圖②.經(jīng)測(cè)定,有機(jī)物A的核磁共振氫譜示意圖如圖③,則A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_____________________________;
(三)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)
(5)A在一定條件下脫水可生成B,B可合成包裝塑料C,請(qǐng)寫(xiě)出B轉(zhuǎn)化為C的化學(xué)反應(yīng)方程式________________________;
(6)體育比賽中當(dāng)運(yùn)動(dòng)員肌肉扭傷時(shí),隊(duì)醫(yī)隨即用氯乙烷(沸點(diǎn)為12.27℃)對(duì)受傷部位進(jìn)行局部冷凍麻醉.請(qǐng)用B選擇合適的方法制備氯乙烷,要求原子利用率為100%,請(qǐng)寫(xiě)出制備反應(yīng)方程式_______________;
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】白磷有劇毒,白磷中毒可用硫酸銅溶液解毒,白磷與硫酸銅可以發(fā)生如下兩個(gè)反應(yīng):
(1)2P+5CuSO4+8H2O5Cu+2H3PO4+5H2SO4
(2)11P+15CuSO4 +24H2O5Cu3P+6H3PO4+15H2SO4
下列有關(guān)說(shuō)法中錯(cuò)誤的是( )
A. 上述兩個(gè)反應(yīng)中,水既不是氧化劑也不是還原劑
B. 上述兩個(gè)反應(yīng)中,氧化劑都只有硫酸銅
C. 上述兩個(gè)反應(yīng)中,氧化產(chǎn)物都是H3PO4
D. 反應(yīng)(2)中,1molCuSO4可氧化1/5molP
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】欲提純混有硫酸鈉、碳酸氫銨的氯化鈉固體,某學(xué)生設(shè)計(jì)了如下方案:
請(qǐng)根據(jù)操作流程回答下列問(wèn)題:
(1)操作①在加熱時(shí)應(yīng)選擇___盛裝混合物(填儀器名稱)。
(2)進(jìn)行操作②后,判斷SO42已沉淀完全的方法是___。
(3)操作③的化學(xué)方程式為___。
(4)操作④的目的是___。
(5)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行操作⑤的具體步驟是___。
(6)某同學(xué)欲用制得的氯化鈉固體配制100mL0.2molL1的氯化鈉溶液。
①配制NaCl溶液時(shí)需用到的主要儀器有托盤(pán)天平、藥匙、燒杯、玻璃棒、量筒、__、__。
②下列操作會(huì)使所配氯化鈉溶液濃度偏小的是___(請(qǐng)?zhí)钚蛱?hào))。
A.加水定容時(shí)俯視刻度線
B.容量瓶?jī)?nèi)壁附有水珠而未干燥處理
C.在溶解過(guò)程中有少量液體濺出燒杯外
D.顛倒搖勻后發(fā)現(xiàn)凹液面低于刻度線又加水補(bǔ)上
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