Question

13．高锰酸钾（KMnO₄）是一种常用的氧化剂．不同条件下高锰酸钾可发生如下反应：
①MnO₄^-+5e^-+8H⁺═Mn²⁺+4H₂O
②MnO₄^-+3e^-+2H₂O═MnO₂+4OH^-
③MnO₄^-+e═MnO₄^2-（溶液绿色）
（1）从上述三个半反应中可以看出MnO₄^-的还原产物与溶液的溶液酸碱性有关．
（2）用草酸（H₂C₂O₄）的稀溶液可以洗涤粘在皮肤上的高锰酸钾，其中的变化：H₂C₂O₄→CO₂↑．写出该反应的离子方程式：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．
（3）将PbO₂粉末投入到酸性MnSO₄溶液中搅拌，溶液变为紫红色．下列说法正确的是ad（填字母）．
a．氧化性强弱：PbO₂＞KMnO₄
b．还原性强弱：PbO₂＞KMnO₄
c．该反应可以用盐酸酸化
d．PbO₂发生还原反应：PbO₂+SO₄^2-+4H⁺+2e^-═PbSO₄+2H₂O
（4）用KMnO₄可以测定H₂O₂溶液的有效含量：取15.00mL某浓度H₂O₂溶液，逐滴加入0.03mo1•L^-1 KMnO₄溶液（已酸化），产生无色气体，至终点时共消耗20.00mL KMnO₄溶液．
①写出反应的离子方程式2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+5O₂↑+8H₂O；
②溶液中c（H₂O₂）=0.1mol•L^-1；
③反应中转移电子数目0.003mo1．

Answer 1

分析 （1）高锰酸根离子（MnO₄^-）反应后的产物与溶液的酸碱性有关；
（2）根据H₂C₂O₄→CO₂↑，C化合价升高，则H₂C₂O₄表现还原性并且呈酸性，高锰酸根离子被还原的产物应为Mn²⁺，据此写出反应的离子方程式；
（3）将PbO₂投入到酸性MnSO₄溶液中搅拌，溶液变为紫红色，说明是PbO₂将MnSO₄氧化成紫红色的高锰酸钾溶液，根据氧化还原反应中，氧化剂和还原剂的强弱判断规律来回答；
（4）①KMnO₄与H₂O₂反应，有气体产生，说明有氧气，溶液褪色说明KMnO₄被还原，再根据电子得失守恒和电荷守恒可写出离子方程式；
②根据KMnO₄与H₂O₂反应的物质的量之比求得H₂O₂的物质的量，进而求得溶液a中c（H₂O₂）；
③由2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+5O₂↑+8H₂O，Mn元素化合价从+7降低到+2，据此计算．

解答 解：（1）由不同条件下高锰酸钾可发生的反应可知，溶液的酸性越强，反应后锰元素的化合价越低，所以高锰酸根离子（MnO^-₄）反应后的产物与溶液的酸碱性有关，
故答案为：溶液酸碱性；
（2）H₂C₂O₄→CO₂↑，C化合价升高，则H₂C₂O₄表现还原性并且呈酸性，高锰酸根离子被还原的产物应为Mn²⁺，即发生还原反应的离子反应过程为MnO₄^-→Mn²⁺，所以反应的离子方程式为：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，故答案为：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
（3）将PbO₂投入到酸性溶液中搅拌，溶液变为紫红色，证明二者之间发生氧化还原反应生成了高锰酸钾溶液，二氧化铅是氧化剂，硫酸锰是还原剂，
a．氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性，即氧化性：PbO₂＞KMnO₄，故a正确；
b．还原剂的还原性强于还原产物的还原性，即还原性：MnSO₄＞PbO₂，得不出还原性：PbO₂＞KMnO₄，故b错误；
c、盐酸具有酸性且Cl^-具有还原性，PbO₂能将Cl^-氧化，所以该反应不能用盐酸酸化，故c错误；
d．二氧化铅是氧化剂，则PbO₂发生还原反应生成PbSO₄，反应式为：PbO₂+SO₄^2-+4H⁺+2e^-═PbSO₄+2H₂O，故d正确；
故选ad；
（4）①KMnO₄与H₂O₂反应，有气体产生，说明有氧气，溶液褪色说明KMnO₄被还原，再根据电子得失守恒和电荷守恒可写出离子方程式为：2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+5O₂↑+8H₂O；
故答案为：2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+5O₂↑+8H₂O；
②根据KMnO₄与H₂O₂反应的离子方程式可知关系式为：
               2MnO₄^-～5H₂O₂
               2mol     5mol                                     
0.03mol•L^-1×0.02L     n（H₂O₂）  
则n（H₂O₂）=1.5×10^-3mol
所以c（H₂O₂）=$\frac{1.5×10{\;}^{-3}mol}{1.5×10{\;}^{-2}L}$=0.1mol/L
故答案为：0.1mol/L；
③由2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+5O₂↑+8H₂O，Mn元素化合价从+7降低到+2，所以反应中转移电子数目0.03mol•L^-1×0.02L×（7-2）
=0.003mol，故答案为：0.003．

点评 本题考查氧化还原反应的概念判断和相关计算，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，为高频考点，注意从元素化合价的角度认识相关概念并进行计算，难度中等．