Question

（8分）將0．08mol KMnO₄固體（質量為12．64g）加熱一段時間后，收集到a molO₂；向反應后殘留的固體中加入足量的濃鹽酸，又收集到b molCl₂，此時Mn元素全部以Mn²⁺的形式存在于溶液中。
（1）請配平下列方程式：
KMnO₄+   HCl －     KCl+   MnCl₂+   Cl₂↑+   H₂O
（2）上式反應中的還原劑是      ，當還原劑失去1mol電子時，氧化產物的物質的量為      。
（3）a +b的最大值為             ，a +b最小值為             。
（4）當 a +b ＝0．18時，殘留固體的質量為                     。

Answer 1

（1）2；16；2；2；5；8；（2）HCl；0．5mol；（3）0．2；0．16；（4）12g

試題分析：（1）根據氧化還原反應中化合價升降總數相等可得KMnO₄與濃鹽酸反應的方程式是2KMnO₄+16HCl="2HCl+" 2MnCl₂+5Cl₂↑+8H₂O；（2）在上述反應中濃鹽酸中的Cl失去電子，化合價升高，所以還原劑是HCl；每產生氧化產物5mol的氯氣，電子轉移10mol，所以當還原劑失去1mol電子時，氧化產物的物質的量為0．5mol；（3）若0．08mol KMnO₄完全發(fā)生上述反應則產生氯氣0．2mol,若KMnO₄完全發(fā)生分解反應產生氧氣：2KMnO₄△ K₂MnO₄+MnO₂+ O₂↑則根據方程式可知可產生0．04mol。所以a +b的最大值為0．2mol。若KMnO₄完全分解，則產生氧氣0．04mol,得到的K₂MnO₄和MnO₂都是0．04mol,它們與濃鹽酸反應都能產生的Cl₂，反應方程式是K₂MnO₄+8HCl=2KCl+MnCl₂+2Cl₂↑+4H₂O；MnO₂+4HCl(濃)△MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O．則它們產生的氯氣的物質的分別是：0．08mol、0．04mol,所以一共產生氣體的物質的量是0．04+0．08+0．04=0．16mol。因此a +b最小值為0．16mol．若a +b ＝0．18時，產生amol的氧氣，分解KMnO₄為2amol，還含有未分解KMnO₄為(0．08-2a)mol, K₂MnO₄和MnO₂物質的量是amol，則根據Mn得到的電子與O、Cl失去的電子數目相等可得Cl₂的物質的量是[(0．08-2a) ×5 +a×4+a×2]÷2=b．由于a +b ＝0．18，所以a+[(0．08-2a)×5+a×4+a×2]÷2=0．18。解得a=0．02,所以所得到的固體質量是12．64g-0．02×32g=12g．