Question

MnO₂、KMnO₄等是中学化学中的常用试剂。请回答下列问题：
（1）MnO₂在H₂O₂分解反应中作催化剂。若将MnO₂加入酸化的H₂O₂溶液中，MnO₂ 溶解产生Mn²⁺，反应的离子方程式是                                               。
（2）用MnO₂制KMnO₄的工艺流程如图

电解池中两极材料均为碳棒，在水或酸性溶液中K₂MnO₄发生歧化而变成MnO₂和KMnO₄。
①写出240℃熔融时发生反应的化学方程式                                      ，投料时必须满足n(KOH)：n(MnO₂)            。
②阳极的电极反应为                                   。
③B物质是         （写化学式，下同），可以循环使用的物质是                    。
④钾离子交换膜的一种材料是聚丙烯酸钾（），聚丙烯酸钾单体的结构简式为           。
⑤上述制得的KMnO₄产品0.165 g，恰好与0.335 g经硫酸酸化的Na₂C₂O₄反应完全，该KMnO₄的
纯度是           （精确到0.1%）。

Answer 1

（1）MnO₂ + 2H⁺ + H₂O₂ = Mn²⁺ + O₂ ↑+ 2H₂O
（2）①2MnO₂ + O₂ + 4KOH 2K₂MnO₄ + 2H₂O ，大于（或 >）2 : 1
② MnO₄^2- - e^- = MnO₄^-       ③ H₂，KOH固体    ④ CH₂="CHCOOK"     ⑤ 95.8%    

试题分析：（1）根据题意，结合电荷守恒、原子守恒、电子守恒，可得方程式为：MnO₂ + 2H⁺ + H₂O₂ = Mn²⁺ + O₂ ↑+ 2H₂O。（2）①在240℃熔融时MnO₂、O₂、KOH发生氧化还原反应，根据质量守恒定律和电子守恒的知识可知发生该反应的化学方程式为：2MnO₂ + O₂ + 4KOH  2K₂MnO₄ + 2H₂O。由方程式可知在投料时必须满足n(KOH)：n(MnO₂)=2:1，为了使MnO₂充分发生反应，KOH必须过量。因此二者的物质的量的比要大于2:1. ②由题意知道K₂MnO₄应该在阳极发生氧化反应，失去电子，被氧化为KMnO₄。所以阳极的电极反应为MnO₄^2- - e^- = MnO₄^- 。③在阴极发生反应：2H₂O+2e-=H₂↑+2OH^-.所以B物质是H₂。根据电极反应式可以看出在此过程中可以循环的物质为KOH。④钾离子交换膜的一种材料是聚丙烯酸钾 。该物质为丙烯酸钾发生加聚反应得到的，其结构简式为 CH₂=CHCOOK。⑤Na₂C₂O₄与酸性KMnO₄溶液发生反应的方程式为：5Na₂C₂O₄+2KMnO₄+8H₂SO₄=5Na₂SO₄+K₂SO₄+2MnSO₄ +10CO₂↑+8H₂O。n(Na₂C₂O₄)="0.335" g÷134g/mol=0.0025mol;则根据反应方程式可知消耗的KMnO₄的物质的量为0.0025mol×2/5=0.001mol.其质量为0.001mol×158g/mol=0.158g.所以该KMnO₄的纯度是0.158g÷0.165 g×100%=95.8%.