Question

(12分) 实验室可由软锰矿(主要成分为 MnO₂)制备 KMnO₄，方法如下：软锰矿与过量固体 KOH 和 KClO₃ 在高温下反应，生成锰酸钾(K₂MnO₄)和 KCl；用水溶解，滤去残渣，滤液酸化后，K₂MnO₄转变为MnO₂和 KMnO₄；滤去MnO₂沉淀，浓缩滤液，结晶得到深紫色的针状KMnO₄请回答：

（1）软锰矿制备K₂MnO₄的化学方程式是                                   。

（2）K₂MnO₄制备KMnO₄的离子方程式是                                   。

（3）配平氧化还原反应方程式：

＿＿ C₂O₄^2－＋＿＿MnO₄^－＋＿＿H^＋＝＿＿CO₂＋＿＿Mn^2＋＋＿＿H₂O

（4）称取6.0 g含H₂C₂O₄·2H₂O、KHC₂O₄和K₂SO₄的试样，加水溶解，配成250mL溶液。量取两份此溶液各25.00 mL，分别置于两个锥形瓶中。

①第一份溶液中加入酚酞试液，滴加0.25 mol·L^－1NaOH溶液至20.00 mL时，溶液由无色变为浅红色。该溶液被中和的H^＋的物质的量为＿＿＿mol。

②第二份溶液中滴加0.10 mol·L^－1的酸性高锰酸钾溶液至16.00 mL时反应完全，此时溶液颜色由＿＿变为＿＿。该溶液中还原剂的物质的量为＿＿＿mol。

③原试样中H₂C₂O₄·2H₂O的质量分数为＿＿＿＿＿。

Answer

（1）3MnO2+6KOH+KClO3=3K2MnO4+KCl+3H2O（2分）

（2）3MnO42-+4H+=MnO2+2MnO4-+2H2O（2分）  （3）5  2   16  10   2   8（2分）

（4）①0.005(1分)  ②无色(1分)   橙红色(1分)  0.004 (1分)③ 21％ (2分)

【解析】（1）根据原子守恒可知，含有水生成。再依据电子的得失守恒可知，方程式为3MnO2+6KOH+KClO3=3K2MnO4+KCl+3H2O

（2）在酸性条件下，锰酸钾生成二氧化锰和高锰酸钾，根据原子守恒可知，还有水生成，因此该反应的方程式是3MnO42-+4H+=MnO2+2MnO4-+2H2O。

（3）根据方程式可知，Mn元素的化合价从＋7价降低到＋2价，得到5个电子。碳元素的化合价从＋3价升高到＋4价，失去1个电子，所以根据电子的得失守恒可知，氧化剂和还原剂的物质的量之比是2︰5，因此系数分别是5  2   16  10   2   8。

（4）①氢氧化钠的物质的量是0.25 mol·L－1×0.020L＝0.005mol，所以被中和的氢离子也是0.005mol。

②由于酸性高锰酸钾溶液显紫红色，所以终点时的现象是溶液颜色由无色变为紫红色。消耗高锰酸钾是0.0016mol，所以根据方程式可知，还原剂的物质的量是0.004mol。

③设H2C2O4·2H2O、KHC2O4的物质的量分别是和x和y，则x＋y＝0.004mol×10，2x＋y＝0.005mol×10，解得x＝0.01mol，y＝0.03mol，所以原试样中H2C2O4·2H2O的质量分数为