Question

高錳酸鉀和二氧化錳是中學(xué)化學(xué)常用的化學(xué)試劑．根據(jù)下面相關(guān)的信息回答下列問題：
（1）已知：①MnO₄^-+e^-→MnO₄^2-（綠色）（溶液的pH=12）
②MnO₄^-+8H⁺+5e^-→Mn²⁺（無色）+4H₂O（溶液的pH=0）
錳有多種化合價，如+7、十6、+4、+2價等，在中性溶液里高錳酸鉀的還原產(chǎn)物為

 

（填化學(xué)式）．
（2）查閱相關(guān)資料：發(fā)生如下反應(yīng)（反應(yīng)未配平）：
XeO₂+Mn²⁺+H₂O→Xe+MnO₄^-+H⁺（Xe是稀有氣體氙）
已知在高錳酸鉀固體表面滴加濃鹽酸，發(fā)生的半反應(yīng)為2Cl^--2e═Cl₂↑
如果在盛有氯化錳溶液的試管中加入適量XeO₂，振蕩試管，可能觀察到的現(xiàn)象是

 

．
（3）已知草酸（H₂C₂O₄）為二元弱酸，取少量草酸晶體溶于酸性高錳酸鉀溶液，溶液的紫色褪去．
寫出該反應(yīng)的離子方程式

 

．
（4）MnO₂是一種重要的無機功能材料，制備MnO₂的方法之一是以石墨為電極，電解酸化的MnSO₄溶液，陽極的電極反應(yīng)式為

 

．現(xiàn)以鉛蓄電池為電源電解酸化的MnSO₄溶液，如圖所示，鉛蓄電池的總反應(yīng)方程式為

 

，當(dāng)蓄電池中有4mol H⁺被消耗時，則電路中通過的電子的物質(zhì)的量為

 

，MnO₂的理論產(chǎn)量為

 

g．

Answer 1

考點：氧化還原反應(yīng),原電池和電解池的工作原理

專題：氧化還原反應(yīng)專題,電化學(xué)專題

分析：（1）在酸性物質(zhì)中被還原+2價、在堿性物質(zhì)中被還原為+6價，則在中性物質(zhì)中被還原被二者之間的化合價；
（2）二者發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成高錳酸根離子且生成氯氣；
（3）草酸氫根離子和高錳酸根離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成二氧化碳、錳離子和水；
（4）陽極上錳離子失電子生成二氧化錳；鉛蓄電池放電時，負極上鉛失電子和硫酸根離子反應(yīng)生成硫酸鉛，正極上二氧化鉛得電子和硫酸根離子反應(yīng)生成硫酸鉛；
根據(jù)氫離子和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式計算轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒計算二氧化錳的質(zhì)量．

解答： 解：（1）在酸性物質(zhì)中被還原+2價、在堿性物質(zhì)中被還原為+6價，則在中性物質(zhì)中被還原被二者之間的化合價為+4價，所以還原產(chǎn)物是，故答案為：MnO₂；
（2）XeO₂具有強氧化性，先發(fā)生XeO₂+Mn²⁺+H₂O→Xe+MnO₄^-+H⁺反應(yīng)，高錳酸根離子具有強氧化性，能氧化氯離子生成氯氣，所以看到的現(xiàn)象是無色溶液變?yōu)樽希ɑ蜃霞t）色，并產(chǎn)生氣體（黃綠色氣體），
故答案為：無色溶液變?yōu)樽希ɑ蜃霞t）色，并產(chǎn)生氣體（黃綠色氣體）；
（3）草酸氫根離子和高錳酸根離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成二氧化碳、錳離子和水，離子方程式為2MnO₄^-+5HC₂O₄+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O，故答案為：2MnO₄^-+5HC₂O₄+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O；
（4）陽極上錳離子失電子生成二氧化錳，電極反應(yīng)式為Mn²⁺-2e^-+2H₂O=MnO₂+4H⁺；
鉛蓄電池放電時，負極上鉛失電子和硫酸根離子反應(yīng)生成硫酸鉛，正極上二氧化鉛得電子和硫酸根離子反應(yīng)生成硫酸鉛，所以電池反應(yīng)式為Pb+PbO₂+2H₂SO₄=2PbSO₄+2H₂O，根據(jù)電池反應(yīng)式知，當(dāng)蓄電池中有4mol H⁺被消耗時，則電路中通過的電子的物質(zhì)的量=

4mol

4

×2=2mol，
根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等得MnO₂的理論產(chǎn)量=

2mol

2

×87g/mol=87g，
故答案為：Mn²⁺-2e^-+2H₂O=MnO₂+4H⁺；Pb+PbO₂+2H₂SO₄=2PbSO₄+2H₂O；2mol；87．

點評：本題考查了氧化還原反應(yīng)及原電池和電解池原理，根據(jù)元素化合價變化確定氧化劑、還原劑，再結(jié)合方程式中各個物理量之間的關(guān)系式進行計算，注意（4）中陽極上陽離子放電，為易錯點．