Question

【題目】已知：2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑，將0.1moKMnO4固體加熱一段時間后，收集到amolO2；向反應后殘留的固體中加入足量的濃鹽酸，又收集到bmolCl2，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_____（填化學式），反應中若產生0.3mol的氣體則有________mol的電子轉移。

(2)a+b的最大值為________，a+b最小值為________。

Answer 1

【答案】MnCl2 0.6 0.25 0.2

【解析】

(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amol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bmol氯氣，根據電子轉移守恒，整個過程中，Mn元素得到電子數等于O元素、Cl元素失去的電子，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。

(1)反應中Mn元素化合價由+7價變為+2價，化合價降低，得到電子，被還原，所以MnCl2是還原產物；產生0.3mol的氯氣時，轉移電子為n(e-)=0.3mol×2×[0-(-1)]=0.6mol；

(2)KMnO4固體加熱一段時間后，收集到amol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bmol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元素失去的電子，則有：0.1×(7-2)=4a+2b，整理可得a+b=0.25-a，當高氯酸鉀沒有分解時，(a+b)達最大值，此時a=0，則(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2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑，可知生成氧氣最大的物質的量為0.1mol×=0.05mol，則a+b≥0.25-0.05=0.2，故(a+b)的最小值為0.2。