【题目】KMnO4在实验室和工业上均有重要应用,其工业制备的部分工艺如下:
Ⅰ.将软锰矿(主要成分MnO2)粉碎后,与KOH固体混合,通入空气充分焙烧,生成暗绿色熔融态物质。
Ⅱ.冷却,将固体研细,用稀KOH溶液浸取,过滤,得暗绿色溶液。
Ⅲ.向暗绿色溶液中通入CO2,溶液变为紫红色,同时生成黑色固体。
Ⅳ.过滤,将紫红色溶液蒸发浓缩,冷却结晶,过滤,洗涤,干燥,得KMnO4固体。
资料:K2MnO4为暗绿色固体,在强碱性溶液中稳定,在近中性或酸性溶液中易发生歧化反应(Mn的化合价既升高又降低)。
(1)Ⅰ中,粉碎软锰矿的目的是_____。
(2)Ⅰ中,生成K2MnO4的化学方程式是_____。
(3)Ⅱ中,浸取时用稀KOH溶液的原因是_____。
(4)Ⅲ中,CO2和K2MnO4在溶液中反应的化学方程式是_____。
(5)将K2MnO4溶液采用惰性电极隔膜法电解,也可制得KMnO4.装置如图:
①b极是_____极(填“阳”或“阴”),D是____________。
②结合电极反应式简述生成KMnO4的原理:___________。
③传统无膜法电解时,锰元素利用率偏低,与之相比,用阳离子交换膜可以提高锰元素的利用率,其原因是__________。
(6)用滴定法测定某高锰酸钾产品的纯度,步骤如下:
已知:Na2C2O4 +H2SO4 ═H2C2O4 +Na2SO4
5H2C2O4 +2MnO4﹣+6H+═2Mn2++10CO2↑+8H2O
摩尔质量:Na2C2O4 134g/mol KMnO4 158g/mol
ⅰ.称取ag产品,配成50mL溶液。
ⅱ.称取bgNa2C2O4,置于锥形瓶中,加蒸馏水使其溶解,再加入过量的硫酸。
ⅲ.将锥形瓶中溶液加热到75℃~80℃,恒温,用ⅰ中所配溶液滴定至终点,消耗溶液V mL(杂质不参与反应)。
产品中KMnO4的质量分数的表达式为_________。
【答案】增大反应物接触面积,加快反应速率 2MnO2 +4KOH+O2 2K2MnO4 +2H2O 保持溶液呈强碱性,防止K2MnO4发生歧化反应 3K2MnO4 +2CO2 =2KMnO4 +MnO2↓+2K2CO3 阴 较浓的KOH溶液 a极:MnO42--e-=MnO4-,部分K+通过阳离子交换膜进入阴极区,阳极区生成KMnO4 用阳离子交换膜可防止MnO4﹣、MnO42﹣在阴极被还原
【解析】
(1)粉碎软锰矿,可增大固体表面积;
(2)由题意可知软锰矿(主要成分MnO2)粉碎后,与KOH固体混合,通入空气充分焙烧,可生成K2MnO4;
(3)用稀KOH溶液浸取,可使溶液呈强碱性,防止K2MnO4变质;
(4)Ⅲ中,CO2和K2MnO4在溶液中反应,溶液变为紫红色,同时生成黑色固体,说明生成KMnO4和MnO2;
(5)电解K2MnO4制取KMnO4,阴极上水得电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子,阳极上锰酸根离子失电子反应氧化反应生成高锰酸根离子;
(6)称取bgNa2C2O4,置于锥形瓶中,可知n(Na2C2O4)=,用ⅰ中所配溶液滴定至终点,消耗溶液V mL,由方程式5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O可知VmL溶液中n(KMnO4),进而计算纯度。
(1)粉碎软锰矿,可增大固体表面积,反应物的接触面积增大,则反应速率加快;
(2)由题意可知软锰矿(主要成分MnO2)粉碎后,与KOH固体混合,通入空气充分焙烧,可生成K2MnO4,反应的方程式为2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O;
(3)由题意可知用稀KOH溶液浸取,可使溶液呈强碱性,防止K2MnO4发生歧化反应而变质;
(4)Ⅲ中,CO2和K2MnO4在溶液中反应,溶液变为紫红色,同时生成黑色固体,说明生成KMnO4和MnO2,反应的方程式为3K2MnO4+2CO2=2KMnO4+MnO2↓+2K2CO3;
(5)①由图可知b极生成氢气,应发生还原反应,为电解池阴极,阴极可得到较浓的KOH溶液;
②a为阳极,阳极上锰酸根离子失电子反应氧化反应生成高锰酸根离子,发生MnO42--e-=MnO4-,同时部分K+通过阳离子交换膜进入阴极区,阳极区生成KMnO4;
③用阳离子交换膜可防止MnO4-、MnO42-在阴极被还原,提高锰元素的利用率;
(6)称取bgNa2C2O4,置于锥形瓶中,可知n(Na2C2O4)=mol,用ⅰ中所配溶液滴定至终点,消耗溶液V mL,由方程式5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O可知VmL溶液中n(KMnO4)=mol×,则50mL溶液中n(KMnO4)=mol×,质量m=mol××158g/mol=g,则产品中KMnO4的质量分数为。
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【题目】设NA表示阿伏加德罗常数的值,下列叙述正确的是 ( )
A. 0.3 mol·L-1A1(NO3)3溶液中含A13+数小于0.3 NA
B. H2(g)+I2(g)2HI(g) △H= - akJ·mol-1,向密闭容器中加入NA个氢分子和NA个碘分子,充分反应后放出的热量为akJ
C. 常温常压下,28 g C2H4、CO的混合气体中含有碳原子的数目为1.5NA
D. 标准状况下, Zn│H2SO4(1mol·L-1)│Cu原电池中,正极产生1.12 L H2时,转移的电子数为0.1NA
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科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】一种在工业生产中有广泛用途的有机高分子结构片段如图。下列关于该高分子的说法正确的是
A. 能水解成小分子
B. 单体只含有一种官能团
C. 氢键对该高分子的性能没有影响
D. 结构简式为:
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科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】下列有关化学反应速率和化学平衡影响的图象,其中图象和实验结论表达错误的是
A. a是其他条件一定时,反应速率随温度变化的图象,正反应ΔH > 0
B. b是在有无催化剂存在下建立的平衡过程图象,Ⅰ是使用催化剂时的曲线
C. c是一定条件下,向含有一定量A的容器中逐渐加入B时的图象,压强p1 > p2
D. d是在平衡体系的溶液中溶入少量KCl固体后化学反应速率随时间变化的图象
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科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】在标准状况下有:①6.72LCH4,②3.01×1023个HCl分子,③13.6gH2S,④0.2molNH3。下列对这四种气体的描述正确的是( )
a.体积②>③>①>④ b.密度②>③>④>①
c.质量②>③>①>④ d.氢原子个数①>③>④>②
A.abcB.bcdC.cbdD.abcd
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【题目】某学生用已知物质的量浓度的盐酸来测定未知物质的量浓度的NaOH溶液时,选择甲基橙作指示剂。请回答下列问题:
(1)观察下图(左),标准液盐酸应放入___________滴定管中。(填“甲”或“乙”)
(2)用标准的盐酸滴定待测的NaOH溶液时,左手握酸式滴定管的活塞,右手摇动锥形瓶,眼睛注视__________________________________,滴定终点的现象为_______________。
(3)若滴定开始和结束时,酸式滴定管中的液面如上图(右)所示,则起始读数为___________mL,所用盐酸溶液的体积为___________________mL。
(4)某学生根据3次实验分别记录有关数据如表所示:
依据表中数据计算该NaOH溶液的物质的量浓度________________。
(5)下列操作中可能使所测NaOH溶液的浓度数值偏低的是_____________(填字母序号)。
A.酸式滴定管未用标准盐酸润洗就直接注入标准盐酸
B.滴定前盛放NaOH溶液的锥形瓶用蒸馏水洗净后没有干燥
C.酸式滴定管在滴定前有气泡,滴定后气泡消失
D.读取盐酸体积时,开始仰视读数,滴定结束时俯视读数
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【题目】某同学用下列装置制备并检验Cl2的性质。下列说法正确的是
A. I图中:如果MnO2过量,浓盐酸就可全部被消耗
B. II图中:量筒中发生了加成反应
C. III图中:生成蓝色的烟
D. IV图中:湿润的有色布条能褪色将硫酸溶液滴入烧杯中,至溶液显酸性,结果有Cl2生成
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科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】利用废蚀刻液(含FeCl2、CuCl2及FeCl3)制备碱性蚀刻液[Cu(NH3)4Cl2溶液]和FeCl3·6H2O的主要步骤:用H2O2氧化废蚀刻液,制备氨气,制备碱性蚀刻液[CuCl2+4NH3=Cu(NH3)4Cl2]、固液分离,用盐酸溶解沉淀并制备FeCl3·6H2O。下列实验原理和装置不能达到实验目的的是
A. 用装置甲制备NH3
B. 用装置乙制备Cu(NH3)4Cl2并沉铁
C. 用装置丙分离Cu(NH3)4Cl2溶液和Fe(OH)3
D. 用装置丁将FeCl3溶液蒸干制备FeCl3·6H2O
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科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】根据要求回答下列问题:
(1) O2和O3是氧元素的两种单质。根据分子式回答。
等质量的O2和O3的物质的量之比为________,所含分子数之比为________,原子个数比为____________。
(2) NO2和N2O4是氮元素的两种常见氧化物,常温下都是气体,它们之间在常温下就能相互转化,因而经常见到的是两种气体的混合物。现取46 g该气体,所含氮原子的物质的量为________,所含氧原子个数为________。
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