Question

6．锰及其化合物有广泛应用．
（1）在稀硫酸酸化的双氧水中加入二氧化锰粉末，产生大量气泡，且黑色固体消失；向反应完全后的溶液中加入高锰酸钾溶液生成黑色沉淀．经检测：1mol KMnO₄完全反应转移3mol电子．在双氧水参与的反应中，二氧化锰除了作催化剂还作氧化剂；写出加入高锰酸钾后产生黑色沉淀的离子方程式3Mn²⁺+2MnO₄^-+2H₂O=5MnO₂↓+4H⁺．
（2）菱锰矿是生产铁锰合金中锰的来源，其主要成分是碳酸锰．已知锰常见的化合价有+2、+4、+6、+7．在空气中灼烧菱锰矿生产四氧化三锰，然后用铝热反应制备锰．写出菱锰矿粉末在空气中高温灼烧生成四氧化三锰的化学方程式6MnCO₃+O₂ $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Mn₃O₄+6CO₂．如果冶炼1100kg锰，理论上消耗铝的质量为480kg．
（3）工业生产中为了制备硫酸锰，往往将硫酸锰溶液中亚铁离子氧化成铁离子，调节pH除去铁离子．向混合溶液中滴加稀硫酸酸化，加入软锰矿（主要成分是二氧化锰）氧化亚铁离子，写出该过程的离子方程式2Fe²⁺+MnO₂+4H⁺=2Fe³⁺+Mn²⁺+2H₂O．
（4）酸性高锰酸钾可氧化乙醇，配平下列反应方程式：
4KMnO₄+6H₂SO₄+5CH₃CH₂OH=2K₂SO₄+4MnSO₄+5CH₃COOH+11H₂O□．

Answer 1

分析 （1）在稀硫酸酸化的双氧水中加入二氧化锰粉末，产生大量气泡，且黑色固体消失，结合O、Mn元素的化合价变化分析；高锰酸钾与锰离子反应生成二氧化锰；
（2）菱锰矿粉末在空气中高温灼烧生成四氧化三锰和二氧化碳；根据反应的方程式3Mn₃O₄+8Al$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$9Mn+4Al₂O₃计算；
（3）酸性条件下，二氧化锰与亚铁离子反应生成三价铁离子和锰离子；
（4）反应中Mn元素从+7价降低到+2价，C元素的化合价从-2价升高到0价，结合原子守恒分析．

解答 解：（1）在稀硫酸酸化的双氧水中加入二氧化锰粉末，产生大量气泡，且黑色固体消失，说明二氧化锰与双氧水反应生成氧气，O元素的化合价升高，Mn元素的化合价降低，所以二氧化锰作氧化剂；高锰酸钾与锰离子反应生成二氧化锰，其反应的离子方程式为：3Mn²⁺+2MnO₄^-+2H₂O=5MnO₂↓+4H⁺；
故答案为：氧化剂；3Mn²⁺+2MnO₄^-+2H₂O=5MnO₂↓+4H⁺；
（2）菱锰矿粉末在空气中高温灼烧生成四氧化三锰和二氧化碳，其反应的化学方程式为：6MnCO₃+O₂ $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Mn₃O₄+6CO₂；
已知反应的方程式3Mn₃O₄+8Al$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$9Mn+4Al₂O₃，设理论上消耗铝的质量为x kg，
8Al～～～～～9Mn
8×27              9×55
 xkg               1100kg
则x=$\frac{8×27×1100kg}{9×55}$=480kg；
故答案为：6MnCO₃+O₂ $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Mn₃O₄+6CO₂；480；
（3）酸性条件下，二氧化锰与亚铁离子反应生成三价铁离子和锰离子，其反应的离子方程式为：2Fe²⁺+MnO₂+4H⁺=2Fe³⁺+Mn²⁺+2H₂O；
故答案为：2Fe²⁺+MnO₂+4H⁺=2Fe³⁺+Mn²⁺+2H₂O；
（4）反应中Mn元素从+7价降低到+2价，C元素的化合价从-2价升高到0价，由元素守恒可知，生成物中还有水，则反应的方程式为：4KMnO₄+6H₂SO₄+5CH₃CH₂OH=2K₂SO₄+4MnSO₄+5CH₃COOH+11H₂O；
故答案为：4，6，5，2，4，5，11H₂O．

点评 本题考查金属元素化合物的性质、氧化还原反应方程式的配平、氧化还原反应的计算，把握元素化合物的性质以及反应中元素的化合价变化为解答的关键，侧重计算及分析能力的考查，题目难度中等．