Question

2．高锰酸钾（KMnO₄）是一种常用的氧化剂，在日常生活和生产中有重要应用．
（1）实验室可由软锰矿（主要成分MnO₂）制备KMnO₄，方法如下：软锰矿和过量的固体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又转变为MnO₂和KMnO₄，滤去MnO₂沉淀，浓缩溶液结晶得到深紫色的针状KMnO₄．
①软锰矿制备K₂MnO₄的化学方程式：3MnO₂+6KOH+KClO₃ $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3K₂MnO₄+KCl+3H₂O
②由K₂MnO₄转变为KMnO₄的离子方程式为：3MnO₄^2-+4H⁺═MnO₂↓+2MnO₄^-+2H₂O
（2）医学上常用酸性KMnO₄溶液和草酸（H₂C₂O₄）溶液反应来测血液中血钙的含量．测定方法是：取2ml血液用蒸馏水稀释后，向其中加入足量的（NH₄）₂C₂O₄溶液，反应生成CaC₂O₄沉淀，将沉淀用稀硫酸溶解得到H₂C₂O₄后，再用KMnO₄溶液滴定．
①溶解沉淀时，不能（“能”或“不能”）用稀盐酸，原因是因为高锰酸钾与浓盐酸反应，KMnO₄能氧化Cl^- 消耗高锰酸钾
②滴定时，用酸（“酸”或“碱”）式滴定管装KMnO₄溶液，滴定达到终点的现象是当滴下最后一滴KMnO₄溶液，溶液由无色变浅红色，且半分钟内不变色
③若上述滴定中消耗了1.0×10^-4mol/LKMnO₄的溶液20mL，则200mL该血液中含钙0.02克．（写出简要的计算过程）

Answer 1

分析 （1）①反应中化合价变化的元素为Mn、Cl，Mn元素由+4价升高为+6，Cl元素化合价由+5降低为-1，根据化合价升降相等，则二氧化锰与氯酸钾的物质的量之比为3：1，再根据原子守恒配平；
②K₂MnO₄加硫酸酸化后，K₂MnO₄转变为MnO₂和KMnO₄，根据化合价升降相等与电荷守恒配平；
（2）①HCl具有还原性，能被酸性高锰酸钾溶液氧化；
②高锰酸钾溶液具有强氧化性能氧化橡胶管，滴入最后一滴溶液变为紫红色且半分钟不褪色证明反应达到终点；
③利用有关反应的方程式可以得出关系式：5Ca²⁺～2KMnO₄，据此计算．

解答 解：（1）①由软锰矿与过量固体KOH和KClO₃在高温下反应，生成锰酸钾（K₂MnO₄）和KCl，反应中化合价变化的元素为Mn、Cl，Mn元素由+4价升高为+6，Cl元素化合价由+5降低为-1，根据化合价升降相等，则二氧化锰与氯酸钾的物质的量之比为3：1，再根据原子守恒配平方程式为：3MnO₂+6KOH+KClO₃ $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3K₂MnO₄+KCl+3H₂O，
故答案为：3MnO₂+6KOH+KClO₃ $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3K₂MnO₄+KCl+3H₂O；
②由滤液酸化后，K₂MnO₄转变为MnO₂和KMnO₄，反应中只有Mn元素化合价变化，Mn元素部分由+6价降低为+4，部分升高为+7，根据化合价升降相等，则二氧化锰与高锰酸钾的物质的量之比为1：2，再根据电荷守恒、原子守恒配平方程式为：3MnO₄^2-+4H⁺═MnO₂↓+2MnO₄^-+2H₂O，
故答案为：3MnO₄^2-+4H⁺═MnO₂↓+2MnO₄^-+2H₂O；
（2）①HCl具有还原性，能被酸性高锰酸钾溶液氧化而造成误差，所以不能用盐酸代替，
故答案为：不能；因为高锰酸钾与浓盐酸反应，KMnO₄能氧化Cl^- 消耗高锰酸钾；
②高锰酸钾溶液具有强氧化性能氧化橡胶管，滴入最后一滴溶液变为紫红色且半分钟不褪色证明反应达到终点，
故答案为：酸； 当滴下最后一滴KMnO₄溶液，溶液由无色变浅红色，且半分钟内不变色；
③由CaC₂O₄+H₂SO₄═CaSO₄+H₂C₂O₄、2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=K₂SO₄+2MnSO₄+10CO₂↑+8H₂O可以得出关系式：
5Ca²⁺～5CaC₂O₄～5H₂C₂O₄～2KMnO₄
   5                                        2
n=5×10^-6mol                  1.0×10^-4mol×0.02L=2×10^-6mol      
 M（Ca²⁺）=5×10^-6mol×$\frac{200}{2}$×40g/mol=0.02g，
故答案为：0.02．

点评 本题考查化学反应方程式的书写、多步反应计算、氧化还原反应的配平及有关方程式计算，注意利用关系式解答，题目难度中等．