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KMnO4和MnO2都是重要化学物质,在实验室可以做氧化剂和催化剂,某学习小组对...

KMnO4MnO2都是重要化学物质,在实验室可以做氧化剂和催化剂,某学习小组对两种物质的制备和性质探究如下:

IMnO2的制备:

该学习小组设计了将粗MnO2(含有较多的MnOMnCO3Fe2O3)样品转化为纯MnO2实验,其工艺流程如下:

请回答下列问题:

(1)步操作中,NaClO3氧化MnSO4的离子方程式为_____________________

(2)为得到纯净的MnO2,须将过滤后的MnO2合并后进行洗涤。洗涤沉淀所用的玻璃仪器除玻璃棒外,还需要有:_________________,判断是否洗涤干净可选用的试剂是_____________(填化学式)

(3)工业上可以以石墨为电极电解酸化的硫酸锰制取二氧化锰,该过程的阳极反应式为____________

IIKMnO4的性质与应用:该小组同学利用KMnO4溶液测定某物质的组成:

CuSO4溶液与K2C2O4溶液混合反应,产物之一是某种只含一种阴离子的蓝色钾盐水合物。通过下述实验确定该晶体的组成。

步骤a:称取0.6720 g样品,放入锥形瓶,加入适量2 mol·L1稀硫酸,微热使样品溶解。再加入30 ml水加热,用0.2000 mol·L1KMnO4溶液滴定至终点,消耗8.00 mlKMnO4溶液。

步骤b:接着将溶液充分加热,使淡紫红色消失,溶液最终呈现蓝色。冷却后,调节pH并加入过量的KI固体,溶液变为棕色并产生白色沉淀CuI。用0.2500 mol·L1Na2S2O3标准溶液滴定至终点,消耗8.00 ml Na2S2O3溶液。已知涉及的部分反应的离子方程式为:I2+2S2O32-=2I+S4O62-

(4)已知室温下CuIKsp=1.27×1012,欲使溶液中c(Cu )≤1.0×106mol·L1,应保持溶液中c(I)≥  mol·L1

(5)MnO4在酸性条件下,加热能分解为O2,同时生成Mn2。写出该反应的离子方程式为__________________________。若无此加热操作,则测定的Cu2的含量将会         (偏高偏低不变”)

(6)若用淀粉溶液做指示剂,则滴定终点观察到的现象为__________________

(7)样品晶体的组成化学式为:_____________________

 

(1)2ClO-+5Mn2++5H2O=Cl2↑+5MnO2+H2O+8H+; (2)烧杯、漏斗;BaCl2溶液; (3)Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+; (4)1.27×10-6 (5)4MnO4-+12H+4Mn2++5O2↑+6H2O;偏高; (6)溶液由蓝色变为无色,且半分钟内不变色 (7)化学式为:K2Cu(C2O4)2·H2O; 【解析】试题分析:粗MnO2(含有较多的MnO、MnCO3和Fe2O3)样品中加入过量的稀硫酸,由于MnO2不溶于硫酸,则样品中的MnO和MnCO3分别和硫酸反应生成可溶性的MnSO4,过滤得滤液为硫酸锰溶液,加入NaClO3发生反应为:5Mn2++2ClO3-+4H2O=5MnO2+Cl2↑+8H+,再过滤得到滤液和二氧化锰固体,而氯气与热的氢氧化钠反应生成氯酸钠方程式为:3Cl2+6NaOH=NaClO3+NaCl+3H2O。 (1)根据上述分析,第②步操作中,NaClO3氧化MnSO4的离子方程式为2ClO-+5Mn2++5H2O=Cl2↑+5MnO2+H2O+8H+,故答案为:2ClO-+5Mn2++5H2O=Cl2↑+5MnO2+H2O+8H+; (2)洗涤沉淀所用的玻璃仪器除玻璃棒外,还需要烧杯、漏斗,若沉淀没有洗涤干净,则滤液中含有硫酸根离子,检验硫酸根离子选用氯化钡溶液,故答案为:烧杯、漏斗; BaCl2溶液; (3)电解时,Mn2+在阳极失电子生成MnO2,其电极方程式为;Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+; 故答案为:Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+. (4)CuI的Ksp=1.27×10-12=c(Cu+)•c(I-),c(I-)==,由于溶液中c(Cu+)≤1.0×10-6mol•L-1,c(I-)≥1.27×10-6,故答案为:1.27×10-6; (5)锰元素化合价+7→+2,降低了5价,生成氧气,氧元素化合价-2→0,升高了2×2=4,所以锰离子前配4,氧气前配5,再利用观察法配平其它物质,反应的离子方程式是:4MnO4-+12H+4Mn2++5O2↑+6H2O;若不加热除去高锰酸根离子,高锰酸根离子能够氧化碘离子,使得碘单质的物质的量增加,测定铜离子含量偏高,故答案为:4MnO4-+12H+4Mn2++5O2↑+6H2O;偏高; (6)根据反应I2+2S2O32-=2I-+S4O62-,当反应结束时,溶液的蓝色消失变成无色溶液,所以滴定终点是:溶液由蓝色变为无色,且半分钟内不变色,故答案为:溶液由蓝色变为无色,且半分钟内不变色; (7)根据反应2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2++8H2O+10CO2↑、2Cu2++4I-=2CuI↓+I2I2+2S2O32-=2I-+S4O62- 可得关系式:2MnO4-~5C2O42- 2 5 0.2×8×10-3mol n(C2O42-) 2S2O32-~I2~2Cu2+ 2 2 0.25×8×10-3mol n(Cu2+) 所以n(C2O42-)=4×10-3mol,n(Cu2+)=2×10-3mol, 根据电荷守恒原理:n(K+)=2n(C2O42-)-2n(Cu2+)=4×10-3mol, 根据质量守恒原理:m(H2O)=0.6720-39×4×10-3-64×2×10-3-88×4×10-3=0.036g, n(H2O)=2×10-3,n (K+):n(Cu2+):n(C2O42-):n (H2O)=2:1:2:1, 所以样品晶体组成是:K2Cu(C2O4)2•H2O,答:该样品晶体的化学式为:K2Cu(C2O4)2•H2O。 考点:考查了探究物质的组成或测量物质的含量的相关知识。  
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