Question

MnO₂、KMnO₄等是中學化學中的常用試劑。請回答下列問題：
（1）MnO₂在H₂O₂分解反應中作催化劑。若將MnO₂加入酸化的H₂O₂溶液中，MnO₂ 溶解產生Mn²⁺，反應的離子方程式是                                               。
（2）用MnO₂制KMnO₄的工藝流程如圖

電解池中兩極材料均為碳棒，在水或酸性溶液中K₂MnO₄發生歧化而變成MnO₂和KMnO₄。
①寫出240℃熔融時發生反應的化學方程式                                      ，投料時必須滿足n(KOH)：n(MnO₂)            。
②陽極的電極反應為                                   。
③B物質是         （寫化學式，下同），可以循環使用的物質是                    。
④鉀離子交換膜的一種材料是聚丙烯酸鉀（），聚丙烯酸鉀單體的結構簡式為           。
⑤上述制得的KMnO₄產品0.165 g，恰好與0.335 g經硫酸酸化的Na₂C₂O₄反應完全，該KMnO₄的
純度是           （精確到0.1%）。

Answer 1

（1）MnO₂ + 2H⁺ + H₂O₂ = Mn²⁺ + O₂ ↑+ 2H₂O
（2）①2MnO₂ + O₂ + 4KOH 2K₂MnO₄ + 2H₂O ，大于（或 >）2 : 1
② MnO₄^2- - e^- = MnO₄^-       ③ H₂，KOH固體    ④ CH₂="CHCOOK"     ⑤ 95.8%    

解析試題分析：（1）根據題意，結合電荷守恒、原子守恒、電子守恒，可得方程式為：MnO₂ + 2H⁺ + H₂O₂ = Mn²⁺ + O₂ ↑+ 2H₂O。（2）①在240℃熔融時MnO₂、O₂、KOH發生氧化還原反應，根據質量守恒定律和電子守恒的知識可知發生該反應的化學方程式為：2MnO₂ + O₂ + 4KOH  2K₂MnO₄ + 2H₂O。由方程式可知在投料時必須滿足n(KOH)：n(MnO₂)=2:1，為了使MnO₂充分發生反應，KOH必須過量。因此二者的物質的量的比要大于2:1. ②由題意知道K₂MnO₄應該在陽極發生氧化反應，失去電子，被氧化為KMnO₄。所以陽極的電極反應為MnO₄^2- - e^- = MnO₄^- 。③在陰極發生反應：2H₂O+2e-=H₂↑+2OH^-.所以B物質是H₂。根據電極反應式可以看出在此過程中可以循環的物質為KOH。④鉀離子交換膜的一種材料是聚丙烯酸鉀 。該物質為丙烯酸鉀發生加聚反應得到的，其結構簡式為 CH₂=CHCOOK。⑤Na₂C₂O₄與酸性KMnO₄溶液發生反應的方程式為：5Na₂C₂O₄+2KMnO₄+8H₂SO₄=5Na₂SO₄+K₂SO₄+2MnSO₄ +10CO₂↑+8H₂O。n(Na₂C₂O₄)="0.335" g÷134g/mol=0.0025mol;則根據反應方程式可知消耗的KMnO₄的物質的量為0.0025mol×2/5=0.001mol.其質量為0.001mol×158g/mol=0.158g.所以該KMnO₄的純度是0.158g÷0.165 g×100%=95.8%.
考點：考查化學方程式、離子方程式的書寫、電解池的化學反應原理、聚合物與單體的相互轉化、物質的轉化率的計算的知識。