Question

【题目】KMnO4在生产和生活中有着广泛用途，某化学小组在实验室制备KMnO4并探究其性质。请回答：

(一) KMnO4的制备，分步骤I、II两步进行。

步骤I.先利用下图所示装置制备K2MnO4

(1)装置A应选用______________(填a、b或c)。

(2)装置B中所盛试剂的名称为_________________。

(3)装置C处反应生成K2MnO4的化学方程式为_____________________。

步骤II.由K2MnO4制备KMnO4。已知: K2MnO4易溶于水，水溶液呈墨绿色。

主要过程如下：

①充分反应后，将装置C处所得固体加水溶解，过滤；

②向滤液中通入足量CO2，过滤出生成的MnO2；

③将滤液蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、干燥，得KMnO4晶体。

(4)过程②向滤液中通入足量CO2，可观察到的现象为____________________；

该步反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_______________。

(二) KMnO4的性质

巳知: KMnO4具有强氧化性，可与草酸(H2C2O4)反应。

(5)写出KMnO4酸性溶液与草酸反应的离子方程式 _______________________。

(6)基于(5)的反应原理，探究浓度对化学反应速率的影响。

可供选择的试剂有:①0.01 mol·L-1 1 KMnO4酸性溶液；②0.3 mol·L-1 KMnO4酸性溶液；③0.1 mol·L-1 H2C2O4溶液；④0.2 mol·L-1 H2C2O4溶液

所选试剂为______(填序号)；简要描述所设计的实验方案______________________________。

Answer 1

【答案】 b 浓硫酸 4KOH＋2MnO2＋O22K2MnO4＋2H2O 墨绿色溶液变为紫红色，同时有黑色固体生成。 1:2 2 MnO4-+ 5 H2C2O4 + 6 H+ = 2 Mn2+ + 10 CO2↑ + 8 H2O ①③④ 取两支试管，分别加入等体积的0.01 mol·L-1 KMnO4酸性溶液，再分别向其中加入过量的等体积不同浓度的H2C2O4溶液，H2C2O4溶液浓度越大褪色越快。

【解析】(1)要生成高锰酸钾，需要强氧化剂，因此A装置提供的气体具有强氧化性，由于二氧化锰能氧化浓盐酸生成氯气，所以装置A应选用b装置，制备氧气。(2)生成的氧气必须干燥，则装置B的作用是干燥氧气，其中所盛试剂的名称为浓硫酸。(3)装置C处反应生成K2MnO4的同时根据原子守恒可知还有水生成，反应的化学方程式为4KOH＋2MnO2＋O22K2MnO4＋2H2O。(4)过程②向滤液中通入足量CO2，锰酸钾转化为二氧化锰和高锰酸钾，因此可观察到的现象为墨绿色溶液变为紫红色，同时有黑色固体生成，该步反应中二氧化锰是还原产物，高锰酸钾是氧化产物，即Mn从+6价降低到+4价，升高到+7价，根据电子得失守恒可知氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:2。(5)KMnO4酸性溶液与草酸发生氧化还原反应的离子方程式为2MnO4-+ 5H2C2O4 + 6H+ =2Mn2+ + 10CO2↑ + 8H2O。(6)要探究浓度对化学反应速率的影响需要固定一种物质的浓度，而改变另一种物质的浓度，由于可以通过观察溶液颜色的变化判断反应快慢，因此固定说高锰酸钾溶液的浓度，而②的浓度太大，所以选择的试剂是①③④，实验方案为取两支试管，分别加入等体积的0.01 mol·L-1 KMnO4酸性溶液，再分别向其中加入过量的等体积不同浓度的H2C2O4溶液，H2C2O4溶液浓度越大褪色越快。