Question

高锰酸钾（KMnO₄）是一种常用氧化剂，主要用于化工、防腐及制药工业等。以软锰矿（主要成分为MnO₂）为原料生产高锰酸钾的工艺路线如下：

回答下列问题：

（1）“平炉”中发生的化学方程式为                   。

（2）“平炉”中需要加压，其目的是                   。

（3）将K₂MnO₄转化为KMnO₄的生产有两种工艺。

①“CO₂歧化法”是传统工艺，即在K₂MnO₄溶液中通入CO₂气体，使体系呈中性或弱碱性，K₂MnO₄发生歧化反应，反应中生成KMnO₄，MnO₂和             （写化学式）。

②“电解法”为现代工艺，即电解K₂MnO₄水溶液，电解槽中阳极发生的电极反应为           ，阴极逸出的气体是           。

③CO₂的等电子体COS，分子 COS电子式为_____________。

（4）高锰酸钾纯度的测定：称取1.0800 g样品，溶解后定容于100 mL容量瓶中，摇匀。取浓度为0.2000 mol·L⁻¹的H₂C₂O₄标准溶液20.00 mL，加入稀硫酸酸化，用KMnO₄溶液滴定，滴定终点现象                    ，该反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比              。

Answer

（1）2MnO2+4KOH+O22K2Mn04+2H2O

（2）加快反应速率，提高其转化率

（3）①KHCO3②MnO42--e-=MnO4-；H2③

（4）最后一滴变为浅紫红色，且半分钟内不变色；2:5

【解析】

试题分析：（1）流程分析可知平炉中发生的反应是氢氧化钾、二氧化锰和氧气加热反应生成锰酸钾和水，反应的化学方程式为：2MnO2+4KOH+O2=2K2MnO4+2H2O。

（2）“平炉”中加压能提高氧气的浓度，加快反应速率，题高软锰矿转化率。

（3）①在K2MnO4溶液中通入CO2气体，使体系呈中性或弱酸性，K2MnO4发生歧化反应，根据元素守恒以及二氧化碳过量推测反应生成KMnO4，MnO2和KHCO3。

②“电解法”为现代工艺，即电解K2MnO4水溶液，在电解槽中阳极，MnO42-失去电子，发生氧化反应，产生MnO4-．电极反应式是：MnO42--e-=MnO4-；在阴极，水电离产生的H+获得电子变为氢气逸出，电极反应式是：2H2O+2e-=H2↑+2OH-；所以阴极逸出的气体是H2。

③CO2的等电子体COS，分子 COS电子式为：。

（5）用标准的草酸溶液滴定高锰酸钾溶液时，当滴入最后一滴变为浅紫红色，且半分钟内不变色即达到滴定终点；发生反应的离子方程式为：2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O，可知KMnO4与草酸反应的定量关系是2KMnO4～5H2C2O4。且依据化合价变化可知KMnO4是氧化剂、H2C2O4是还原剂。所以氧化剂与还原剂的物质的量之比为2:5。

考点：考查制备实验方案的设计；氧化还原反应

【名师点睛】氧化还原反应是历年高考必考知识点之一，重点是氧化还原反应的概念、氧化性和还原性强弱比较、氧化还原反应方程式配平、氧化还原反应有关计算等。掌握氧化还原反应基本概念是解答的关键。氧化还原反应实质是在反应过程中有电子的转移（得失或电子对偏移），特征是有化合价的变化，所以我们可以依据反应过程中元素的化合价变化进行有关概念的分析；化学反应过程中，失去电子（或电子对偏离），化合价升高的元素，被氧化，发生氧化反应，本身做还原剂，转化为氧化产物；得到电子（或电子对偏向），化合价降低的元素，被还原，发生还原反应，本身做氧化剂，转化为还原产物。氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，还原剂的还原性大于还原产物的还原性。涉及氧化还原反应配平和计算时依据“质量守恒”、“电子守恒”便可解答，一般题目难度不大。