Question

19．已知：2KMnO₄═K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，將0.1mol KMnO₄固體加熱一段時間后，收集到a molO₂；向反應后殘留的固體中加入足量的濃鹽酸，又收集到b molCl₂，此時Mn元素全部以Mn²⁺的形式存在于溶液中（注：KMnO₄和 K₂MnO₄以及 MnO₂都能與濃鹽酸反應并生成Mn²⁺）．
（1）2KMnO₄+16HCl=2KCl+2MnCl₂+5Cl₂↑+8H₂O反應中的還原產物是MnCl₂（填化學式），反應中若產生0.3mol的氣體則有0.6mol的電子轉移．
（2）a+b的最大值為0.25，a+b最小值為0.2．

Answer 1

分析 （1）元素化合價降低發生還原反應得到還原產物；根據Cl元素化合價變化計算轉移電子；
（2）KMnO₄固體，加熱一段時間后，收集到a mol氧氣，在反應后的殘留固體中加入足量的濃鹽酸，繼續加熱，收集到氣體b mol氯氣，根據電子轉移守恒，整個過程中，Mn元素獲得電子等于O元素、Cl元素獲得的電子，則有：0.1×（7-2）=4a+2b，整理得a+b=0.25-a，當高氯酸鉀沒有分解時，（a+b）達最大值，當高錳酸鉀完全分解生成氧氣時，生成氧氣最多，生成氯氣最少，根據方程式計算氧氣最大值，進而確定（a+b）的最小值．

解答 解：（1）反應中Mn元素化合價由+7價降低為中+2價，故MnCl₂是還原產物；產生0.3mol的氯氣時，轉移電子為0.3mol×2×0-（-1）]=0.6mol，
故答案為：MnCl₂；0.6；
（2）KMnO₄固體，加熱一段時間后，收集到a mol氧氣，在反應后的殘留固體中加入足量的濃鹽酸，繼續加熱，收集到b mol氯氣，根據電子轉移守恒，整個過程中，Mn元素獲得電子等于O元素、Cl元素獲得的電子，則有：0.1×（7-2）=4a+2b，整理得a+b=0.25-a，
當高氯酸鉀沒有分解時，（a+b）達最大值，故（a+b）的最大值=0.25，
當高錳酸鉀完全分解生成氧氣時，生成氧氣最多，生成氯氣最少，由2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，可知生成氧氣最大的物質的量為0.1mol×$\frac{1}{2}$=0.05mol，故a+b≥0.25-0.05=0.2，故（a+b）的最小值為0.2，
故答案為：0.25；0.2．

點評 本題考查混合物計算、氧化還原反應計算，難度中等，注意充分利用整個過程中的電子轉移守恒解答．