Question

5．實驗室可由軟錳礦（主要成分為MnO₂）制備KMnO₄方法如下：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；用水溶解濾去殘渣，濾液酸化后，K₂MnO₄轉變為MnO₂和KMnO₄； 濾去MnO₂沉淀，濃縮濾液，結晶得到深紫色的針狀KMnO₄．請回答：
（1）軟錳礦制備K₂MnO₄的化學方程式為：3MnO₂+6KOH+KClO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3K₂MnO₄+KCl+3H₂O．
（2）K₂MnO₄制備KMnO₄的離子方程式為：3MnO₄^2-+4H⁺═MnO₂↓+2MnO₄^-+2H₂O．
（3）若用2.5g軟錳礦（含MnO₂80%）進行上述實驗，計算KMnO₄的理論總產量為2.4g．
（4）KMnO₄與熱的經硫酸酸化的Na₂C₂O₄反應生成Mn²⁺和CO₂，該反應的化學方程式是：2KMnO₄+5Na₂C₂O₄+8H₂SO₄ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂SO₄+2MnSO₄+5Na₂SO₄+10CO₂↑+8H₂O．
（5）軟錳礦在實驗室還用于制兩種重要的氣體，寫出其中一種氣體的制取反應方程式：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）根據反應物與生成物來書寫反應方程式，即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來書寫；
（2）根據反應物與生成物來書寫反應方程式，即由濾液酸化后，K₂MnO₄轉變為MnO₂和KMnO₄；濾去MnO₂沉淀，濃縮濾液，結晶得到深紫色的針狀KMnO₄來書寫；
（3）利用化學反應方程式及二氧化錳的質量代入計算；
（4）根據KMnO₄能與熱的經硫酸化的Na₂C₂O₄反應生成Mn²⁺和CO₂，并利用質量守恒定律來書寫反應方程式；
（5）實驗室可用二氧化錳作催化劑制取氧氣，也可用二氧化錳和濃鹽酸共熱制取氯氣．

解答 解：（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，則反應為3MnO₂+6KOH+KClO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3K₂MnO₄+KCl+3H₂O，
故答案為：3MnO₂+6KOH+KClO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3K₂MnO₄+KCl+3H₂O；
（2）由濾液酸化后，K₂MnO₄轉變為MnO₂和KMnO₄，則反應為3MnO₄^2-+4H⁺═MnO₂↓+2MnO₄^-+2H₂O，
故答案為：3MnO₄^2-+4H⁺═MnO₂↓+2MnO₄^-+2H₂O；
（3）由3MnO₂+6KOH+KClO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3K₂MnO₄+KCl+3H₂O、3MnO₄^2-+4H⁺═MnO₂↓+2MnO₄^-+2H₂O可知，反應物和生成物間的計量關系為：
MnO₂→K₂MnO₄→$\frac{2}{3}$KMnO₄
87                          158×$\frac{2}{3}$     
2.5×80%                     x
x=$\frac{158g/mol×\frac{2}{3}×2.5g×80%}{87g/mol}$=2.4g，
答：KMnO₄的理論產量是2.4g；
（4）由KMnO₄能與熱的經硫酸化的Na₂C₂O₄反應生成Mn²⁺和CO₂，則反應為2KMnO₄+5Na₂C₂O₄+8H₂SO₄ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂SO₄+2MnSO₄+5Na₂SO₄+10CO₂↑+8H₂O，
故答案為：2KMnO₄+5Na₂C₂O₄+8H₂SO₄ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂SO₄+2MnSO₄+5Na₂SO₄+10CO₂↑+8H₂O；
（5）軟錳礦（主要成分為MnO₂），可用于制取氧氣、氯氣，如實驗室制取氯氣是二氧化錳和濃鹽酸共熱，反應的方程式為：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，
故答案為：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O．

點評 本題考查化學反應方程式的書寫及有關氧化還原反應的計算，明確反應物與生成物及物質之間的關系是解答的關鍵，題目難度中等．