Question

2．高錳酸鉀（KMnO₄）是一種常用的氧化劑，在日常生活和生產中有重要應用．
（1）實驗室可由軟錳礦（主要成分MnO₂）制備KMnO₄，方法如下：軟錳礦和過量的固體KOH和KClO₃在高溫下反應，生成錳酸鉀（K₂MnO₄）和KCl；用水溶解，濾去殘渣，濾液酸化后，K₂MnO₄又轉變為MnO₂和KMnO₄，濾去MnO₂沉淀，濃縮溶液結晶得到深紫色的針狀KMnO₄．
①軟錳礦制備K₂MnO₄的化學方程式：3MnO₂+6KOH+KClO₃ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3K₂MnO₄+KCl+3H₂O
②由K₂MnO₄轉變為KMnO₄的離子方程式為：3MnO₄^2-+4H⁺═MnO₂↓+2MnO₄^-+2H₂O
（2）醫學上常用酸性KMnO₄溶液和草酸（H₂C₂O₄）溶液反應來測血液中血鈣的含量．測定方法是：取2ml血液用蒸餾水稀釋后，向其中加入足量的（NH₄）₂C₂O₄溶液，反應生成CaC₂O₄沉淀，將沉淀用稀硫酸溶解得到H₂C₂O₄后，再用KMnO₄溶液滴定．
①溶解沉淀時，不能（“能”或“不能”）用稀鹽酸，原因是因為高錳酸鉀與濃鹽酸反應，KMnO₄能氧化Cl^- 消耗高錳酸鉀
②滴定時，用酸（“酸”或“堿”）式滴定管裝KMnO₄溶液，滴定達到終點的現象是當滴下最后一滴KMnO₄溶液，溶液由無色變淺紅色，且半分鐘內不變色
③若上述滴定中消耗了1.0×10^-4mol/LKMnO₄的溶液20mL，則200mL該血液中含鈣0.02克．（寫出簡要的計算過程）

Answer 1

分析 （1）①反應中化合價變化的元素為Mn、Cl，Mn元素由+4價升高為+6，Cl元素化合價由+5降低為-1，根據化合價升降相等，則二氧化錳與氯酸鉀的物質的量之比為3：1，再根據原子守恒配平；
②K₂MnO₄加硫酸酸化后，K₂MnO₄轉變為MnO₂和KMnO₄，根據化合價升降相等與電荷守恒配平；
（2）①HCl具有還原性，能被酸性高錳酸鉀溶液氧化；
②高錳酸鉀溶液具有強氧化性能氧化橡膠管，滴入最后一滴溶液變為紫紅色且半分鐘不褪色證明反應達到終點；
③利用有關反應的方程式可以得出關系式：5Ca²⁺～2KMnO₄，據此計算．

解答 解：（1）①由軟錳礦與過量固體KOH和KClO₃在高溫下反應，生成錳酸鉀（K₂MnO₄）和KCl，反應中化合價變化的元素為Mn、Cl，Mn元素由+4價升高為+6，Cl元素化合價由+5降低為-1，根據化合價升降相等，則二氧化錳與氯酸鉀的物質的量之比為3：1，再根據原子守恒配平方程式為：3MnO₂+6KOH+KClO₃ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3K₂MnO₄+KCl+3H₂O，
故答案為：3MnO₂+6KOH+KClO₃ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3K₂MnO₄+KCl+3H₂O；
②由濾液酸化后，K₂MnO₄轉變為MnO₂和KMnO₄，反應中只有Mn元素化合價變化，Mn元素部分由+6價降低為+4，部分升高為+7，根據化合價升降相等，則二氧化錳與高錳酸鉀的物質的量之比為1：2，再根據電荷守恒、原子守恒配平方程式為：3MnO₄^2-+4H⁺═MnO₂↓+2MnO₄^-+2H₂O，
故答案為：3MnO₄^2-+4H⁺═MnO₂↓+2MnO₄^-+2H₂O；
（2）①HCl具有還原性，能被酸性高錳酸鉀溶液氧化而造成誤差，所以不能用鹽酸代替，
故答案為：不能；因為高錳酸鉀與濃鹽酸反應，KMnO₄能氧化Cl^- 消耗高錳酸鉀；
②高錳酸鉀溶液具有強氧化性能氧化橡膠管，滴入最后一滴溶液變為紫紅色且半分鐘不褪色證明反應達到終點，
故答案為：酸； 當滴下最后一滴KMnO₄溶液，溶液由無色變淺紅色，且半分鐘內不變色；
③由CaC₂O₄+H₂SO₄═CaSO₄+H₂C₂O₄、2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=K₂SO₄+2MnSO₄+10CO₂↑+8H₂O可以得出關系式：
5Ca²⁺～5CaC₂O₄～5H₂C₂O₄～2KMnO₄
   5                                        2
n=5×10^-6mol                  1.0×10^-4mol×0.02L=2×10^-6mol      
 M（Ca²⁺）=5×10^-6mol×$\frac{200}{2}$×40g/mol=0.02g，
故答案為：0.02．

點評 本題考查化學反應方程式的書寫、多步反應計算、氧化還原反應的配平及有關方程式計算，注意利用關系式解答，題目難度中等．