Question

17．高錳酸鉀（KMnO₄）是一種常用的氧化劑．
（1）有下列變化：CO₃^2-→CO₂、C₂O₄^2-→CO₂、Fe³⁺→Fe²⁺，找出其中一個變化與“MnO₄^-→Mn²⁺”組成一個反應，寫出該反應的配平的離子方程式2MnO₄^-+16H⁺+5C₂O₄^2-→2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．
（2）不同條件下高錳酸鉀可發生如下反應：
MnO₄^-+5e+8H⁺→Mn²⁺+4H₂O
MnO₄^-+3e+2H₂O→MnO₂+4OH^-
MnO₄^-+e→MnO₄^2-
由此可知，高錳酸根離子（MnO₄^-）反應后的產物與溶液酸堿性有關．
（3）高錳酸鉀可代替二氧化錳用來制取Cl₂，氧化劑和還原劑物質的量之比為1：5．
（4）高錳酸鉀與硫化亞鐵有如下反應：10FeS+6KMnO₄+24H₂SO₄→3K₂SO₄+6MnSO₄+5Fe₂（SO₄）₃+10S+24H₂O
若上述反應前后固體的質量減少了2.8g，則硫元素與KMnO₄之間發生電子轉移的數目為0.1N_A個．

Answer 1

分析 （1）根據氧化還原反應中化合價有升必有降，有降必有升進行選擇組成反應，再利用氧化還原反應化合價升降守恒配平；
（2）通過對比給出的三個反應可以發現產物與溶液的酸堿性有關；
（3）根據氧化還原反應得失電子守恒分析；
（4）利用反應方程式結合氧化還原得失電子守恒分析．

解答 解：（1）已知MnO₄^-→Mn²⁺中Mn元素化合價降低，CO₃^2-→CO₂中化合價不變、C₂O₄^2-→CO₂中C元素化合價升高、Fe³⁺→Fe²⁺中鐵元素化合價降低，根據氧化還原反應中化合價有升必有降可知和“MnO₄^-→Mn²⁺”能組成一個反應的應該是C₂O₄^2-→CO₂，反應為MnO₄^-+C₂O₄^2-→Mn²⁺+CO₂↑，反應中：Mn：+7→+2，降5價；C：+3→+4，升1價則C₂O₄^2-參加反應就升2價，根據化合價升降相等可以得到MnO₄^-前配2，C₂O₄^2-前配5，Mn²⁺前配2，CO₂前配10，
根據氧元素守恒可知產物中應該有8個H₂O，根據電荷守恒可推出反應物中還差16個H⁺，從而可以得到反應：2MnO₄^-+16H⁺+5C₂O₄^2-→2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，
故答案為：2MnO₄^-+16H⁺+5C₂O₄^2-→2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
（2）對比給出的三個反應可以發現產物與溶液的酸堿性有關，故答案為：溶液酸堿性； 
（3）2KMnO₄+16HCl（濃）═2KCl+2MnCl₂+5Cl₂↑+8H₂O
氧化劑為KMnO₄，還原劑HCl，其中氧化劑使用2mol參加反應的HCl有16mol，但化合價升高或者說參加氧化還原反應的只有10mol，所以氧化劑和還原劑物質的量之比為1：5，故答案為：1：5；
（4）反應中固體質量變化為：FeS→S，固體質量變化為鐵元素的變化；反應前后固體的質量減少了2.8g，參加反應的亞鐵離子的物質的量為：$\frac{8g}{56g/mol}$=0.05mol，即被氧化的FeS的物質的量為0.05mol，被高錳酸根離子氧化的硫元素元素的物質的量為0.05mol，轉移的電子的物質的量為：0.05mol×2=0.1mol，電子數目為：0.1N_A，故答案為：0.1N_A．

點評 本題考查氧化還原反應的計算，側重于學生的分析能力和計算能力的考查，為高頻考點，注意從元素化合價的角度認識相關概念并進行計算，難度中等．