Question

某研究性學習小組進行了一系列化學實驗后，發現高錳酸鉀分解后的含錳元素的化合物都能和濃鹽酸反應制得氯氣，錳化合物的還原產物都是MnCl₂（如：K₂MnO₄+8HCl═MnCl₂+2Cl₂↑+2KCl+4H₂O）．他們又進行了以下一些有關定量的實驗，按要求填空或計算（氣體體積都折合成標準狀況）：
（1）稱取了31.6gKMnO₄粉末，放在試管中加熱充分反應后，收集到氣體的體積是

 

；另取31.6gKMnO₄粉末和足量鹽酸反應，收集到氣體體積是

 

．
（2）將31.6gKMnO₄粉末加熱一段時間，收集到1.12L氣體后停止加熱，冷卻后放入足量的濃鹽酸再加熱，又收集到氣體體積是

 

．
（3）將a molKMnO₄粉末加熱一段時間，收集到V₁L氣體后停止加熱，冷卻后放入足量的濃鹽酸再加熱反應充分后，又收集到氣體體積V₂L．則V₂=

 

（用a、V₁表達）．

Answer 1

考點：化學方程式的有關計算

專題：計算題

分析：（1）依據高錳酸鉀在加熱時發生分解反應生成了錳酸鉀、二氧化錳和氧氣，結合化學方程式進行計算標準狀況下的氧氣體積；KMnO₄粉末和足量鹽酸反應依據KMnO₄粉末的質量依據化學方程式計算生成的氯氣標準狀況下的體積；
（2）依據高錳酸鉀分解產物中含有二氧化錳和錳酸鉀，加入濃鹽酸都會反應生成氯氣，結合化學方程式進行計算判斷；
（3）根據（2）的計算過程，結合化學方程式的計算關系，計算氣體體積．

解答： 解：（1）31.6gKMnO₄粉末物質的量

31.6g

158g/mol

=0.2mol，放在試管中加熱充分反應，由化學方程式為2KMnO₄

加熱  .

K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，可知生成氧氣物質的量為0.1mol，氧氣的體積在標準狀況下=0.1mol×22.4L/mol=2.24L；
取31.6g KMnO₄粉末和足量鹽酸反應生成的氣體是氯氣，31.6gKMnO₄粉末物質的量

31.6g

158g/mol

=0.2mol，由化學方程式為：2KMnO₄+16HCl═2KCl+2MnCl₂+5Cl₂↑+8H₂O，可知反應生成0.5mol氯氣，標準狀況下的體積=0.5mol×22.4L/mol=11.2L；
故答案為：2.24L；11.2 L；　
（2）31.6g KMnO₄粉末加熱一段時間，收集到1.12L氣體后停止加熱，由化學方程式為2KMnO₄

加熱  .

K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，可知生成氧氣物質的量為0.05mol，生成錳酸鉀0.05mol，二氧化錳0.05mol，分解的高錳酸鉀0.1mol，則剩余高錳酸鉀0.1mol；
根據氧化還原反應的電子守恒，氧化劑得到電子，錳元素最終變為錳離子，還原劑失去電子，氯離子失去電子變為氯氣，得失電子是相同的，
得到電子的物質：KMnO₄～Mn²⁺～5e^-，K₂MnO₄～Mn²⁺～4e^-，MnO₂～Mn²⁺～2e^-，
                0.1mol    0.5mol    0.05mol  0.2mol    0.05mol    0.1mol
共得到電子物質的量=0.1mol+0.2mol+0.5mol=0.8mol；
失去電子的物質的量=得到電子的物質的量
失電子的物質是氯化氫：2Cl-～Cl₂～2e^-   
                      0.4mol    0.8mol
所以生成的氯氣標準狀況下的體積為0.4mol×22.4L/mol=8.96L
故答案為：8.96L；
（3）根據（2）的分析可知高錳酸鉀得到的電子最終變為錳離子，其中有一部分得到電子生成氧氣，另有一部分得到電子生成氯氣，依據氧化還原反應中的電子守恒得到：
失去電子的變化：O₂ ～4e^-               
                     

V 1

22.4L/mol

  

4V1

22.4L/mol

共得到電子：KMnO₄～Mn²⁺～5e^-，除去生成氧氣得到的電子，錳元素變為錳離子得到的電子全部生成氯氣，所以生成氯氣得到的電子物質的量=5amol-

4V1

22.4L/mol

由電子守恒可知：Cl₂ ～2e^- 
                 （ 5amol-

4V1

22.4L/mol

）×

1

2

   5amol-

4V1

22.4L/mol

生成氯氣在標準狀況下的體積（ 5amol-

4V1

22.4L/mol

）×

1

2

×22.4L/mol=56a-2V₁，故答案為：56a-2V₁．

點評：本題考查了氯氣的實驗室制法的應用，涉及到氧化還原反應的電子守恒的計算應用，問題（3）難度較大．