Question

仔细阅读下列三段文字
①由稀有气体元素Xe（氙）与氧元素形成的一种共价化合物XeO₃极不稳定，易转化为单质而呈强氧化性．将适量的XeO₃投入含Mn²⁺的水溶液中，溶液逐渐变为紫红色且pH不断减小．
②将0.08mol KMnO₄固体（质量为12.64g）加热一段时间后，收集到a molO₂；向反应后残留的固体中加入足量的浓盐酸，又收集到b molCl₂，此时Mn元素全部以Mn²⁺的形式存在于溶液中．
③氧化还原反应中实际上包含氧化和还原两个过程．下面是一个还原过程的反应式：Cl₂+2e^-=2Cl^-
回答问题：
（1）试写出①有关的离子方程式：

 

．
（2）通过对第②段文字中提供的数据进行推导和计算可得出：a+b最小值为

 

．当a+b=0.18时，KMnO₄固体（质量为12.64g）加热一段时间后残留固体的质量为

 

．
（3）下列四种物质中能使③中的还原过程发生的物质是

 

．
A．Na₂CO₃     B．KMnO₄    C．XeO₃    D．Na₂SO₃
将该反应的氧化剂和还原剂的化学式及其配平后的系数填入下列方框中，并用单线桥表示电子转移的方向和数目：

Answer 1

考点：氧化还原反应的计算,氧化还原反应

专题：氧化还原反应专题

分析：（1）反应中Xe元素化合价由XeO₃+6价降低为Xe中0价，总共降低6价，Mn元素化合价由Mn²⁺中+2价升高为MnO₄^-中+7价，总共升高5价，化合价最小公倍数为30，故XeO₃系数为5，故Mn²⁺系数为6，再结合原子守恒配平；
（2）Mn元素的化合价降低5，Cl元素的化合价升高1，由电子守恒和原子守恒配平；在氧化还原反应中得失电子数相等，所以反应过程中锰元素得到的电子数等于O元素、Cl元素失去的电子数，结合极限法计算；
（3）还原过程的反应式：Cl₂+2e^-═2Cl^-，Cl元素的化合价降低，则选项中物质作还原剂，只有Na₂SO₃符合，由电子守恒可知，Cl₂、=Na₂SO₃的化学计算数相同，均为1时转移2e^-，以此来解答．

解答： 解：（1）反应中Xe元素化合价由XeO₃+6价降低为Xe中0价，总共降低6价，Mn元素化合价由Mn²⁺中+2价升高为MnO₄^-中+7价，总共升高5价，化合价最小公倍数为30，故XeO₃系数为5，故Mn²⁺系数为6，再结合原子守恒配平后方程式为5XeO₃+6Mn²⁺+9H₂O=6MnO₄^-+5Xe↑+18H⁺，
故答案为：5XeO₃+6Mn²⁺+9H₂O=6MnO₄^-+5Xe↑+18H⁺；
（2）高锰酸钾和浓盐酸之间的反应为2KMnO₄+16HCl=2KCl+2MnCl₂+5Cl₂↑+8H₂O，上述过程中，锰元素得到的电子数等于O元素、Cl元素失去的电子数，
所以0.08mol×（7-2）=2a×（2-0）mol+2b（1-0）mol，则2a+b=0.2，a+b=0.2-a，
当高锰酸钾不分解生成氧气时，a=0，当高锰酸钾完全分解生成氧气时，生成氧气的物质的量为0.04mol，所以x的取值范围为：0≤a≤0.04，
所以0.16≤a+b≤0.2，即最大值为0.2，最小值为0.16，KMnO₄固体（质量为12.64g）加热一段时间，发生反应：2KMnO₄

△   .

K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，得到的固体是锰酸钾和二氧化锰的混合物，质量为12.64g的高锰酸钾分解得到锰酸钾和二氧化锰的质量和为：7.88g+3.52g=12.0g，即加热后残留固体的质量为12.0g．
故答案为：0.16；12.0g；
（3）还原过程的反应式：Cl₂+2e^-═2Cl^-，Cl元素的化合价降低，则选项中物质作还原剂，只有Na₂SO₃符合，由电子守恒可知，Cl₂、Na₂SO₃的化学计算数相同，均为1时转移2e^-，S失去电子，电子转移方向和数目为，故答案为：D；．

点评：本题考查氧化还原反应，为高频考点，把握反应中元素的化合价变化为解答的关键，侧重氧化还原反应基本概念、计算的考查，注意从化合价角度和习题信息角度分析，题目难度不大．