Question

【題目】KMnO4在生產和生活中有著廣泛用途，某化學小組在實驗室制備KMnO4并探究其性質。請回答：

(一) KMnO4的制備，分步驟I、II兩步進行。

步驟I.先利用下圖所示裝置制備K2MnO4

(1)裝置A應選用______________(填a、b或c)。

(2)裝置B中所盛試劑的名稱為_________________。

(3)裝置C處反應生成K2MnO4的化學方程式為_____________________。

步驟II.由K2MnO4制備KMnO4。已知: K2MnO4易溶于水，水溶液呈墨綠色。

主要過程如下：

①充分反應后，將裝置C處所得固體加水溶解，過濾；

②向濾液中通入足量CO2，過濾出生成的MnO2；

③將濾液蒸發濃縮、降溫結晶、過濾、洗滌、干燥，得KMnO4晶體。

(4)過程②向濾液中通入足量CO2，可觀察到的現象為____________________；

該步反應中氧化劑與還原劑的物質的量之比為_______________。

(二) KMnO4的性質

巳知: KMnO4具有強氧化性，可與草酸(H2C2O4)反應。

(5)寫出KMnO4酸性溶液與草酸反應的離子方程式 _______________________。

(6)基于(5)的反應原理，探究濃度對化學反應速率的影響。

可供選擇的試劑有:①0.01 mol·L-1 1 KMnO4酸性溶液；②0.3 mol·L-1 KMnO4酸性溶液；③0.1 mol·L-1 H2C2O4溶液；④0.2 mol·L-1 H2C2O4溶液

所選試劑為______(填序號)；簡要描述所設計的實驗方案______________________________。

Answer 1

【答案】 b 濃硫酸 4KOH＋2MnO2＋O22K2MnO4＋2H2O 墨綠色溶液變為紫紅色，同時有黑色固體生成。 1:2 2 MnO4-+ 5 H2C2O4 + 6 H+ = 2 Mn2+ + 10 CO2↑ + 8 H2O ①③④ 取兩支試管，分別加入等體積的0.01 mol·L-1 KMnO4酸性溶液，再分別向其中加入過量的等體積不同濃度的H2C2O4溶液，H2C2O4溶液濃度越大褪色越快。

【解析】(1)要生成高錳酸鉀，需要強氧化劑，因此A裝置提供的氣體具有強氧化性，由于二氧化錳能氧化濃鹽酸生成氯氣，所以裝置A應選用b裝置，制備氧氣。(2)生成的氧氣必須干燥，則裝置B的作用是干燥氧氣，其中所盛試劑的名稱為濃硫酸。(3)裝置C處反應生成K2MnO4的同時根據原子守恒可知還有水生成，反應的化學方程式為4KOH＋2MnO2＋O22K2MnO4＋2H2O。(4)過程②向濾液中通入足量CO2，錳酸鉀轉化為二氧化錳和高錳酸鉀，因此可觀察到的現象為墨綠色溶液變為紫紅色，同時有黑色固體生成，該步反應中二氧化錳是還原產物，高錳酸鉀是氧化產物，即Mn從+6價降低到+4價，升高到+7價，根據電子得失守恒可知氧化劑與還原劑的物質的量之比為1:2。(5)KMnO4酸性溶液與草酸發生氧化還原反應的離子方程式為2MnO4-+ 5H2C2O4 + 6H+ =2Mn2+ + 10CO2↑ + 8H2O。(6)要探究濃度對化學反應速率的影響需要固定一種物質的濃度，而改變另一種物質的濃度，由于可以通過觀察溶液顏色的變化判斷反應快慢，因此固定說高錳酸鉀溶液的濃度，而②的濃度太大，所以選擇的試劑是①③④，實驗方案為取兩支試管，分別加入等體積的0.01 mol·L-1 KMnO4酸性溶液，再分別向其中加入過量的等體積不同濃度的H2C2O4溶液，H2C2O4溶液濃度越大褪色越快。