Question

高锰酸钾和二氧化锰是中学化学常用的化学试剂。根据下面相关的信息回答下列问题：
（1）已知：
②
锰有多种化合价，如+7、十6、+4、+2价等，在中性溶液里高锰酸钾的还原产物为     （填化学式）。
（2）查阅相关资料：发生如下反应（反应未配平）：

已知在高锰酸钾固体表面滴加浓盐酸，发生的半反应为
如果在盛有氯化锰溶液的试管中加入适量XeO₃，振荡试管，可能观察到的现象是     。
（3）已知草酸（H₂C₂O₄）为二元弱酸，取少量草酸晶体溶于酸性高锰酸钾溶液，溶液的紫色褪去。
写出该反应的离子方程式              。
（4）MnO₂是一种重要的无机功能材料，制备MnO₂的方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO₄溶液，阳极的电极反应式为       。现以铅蓄电池为电源电解酸化的MnSO₄溶液，如图所示，铅蓄电池的总反应方程式为       ，当蓄电池中有4mol H⁺被消耗时，则电路中通过的电子的物质的量为      ，MnO₂的理论产量为     g。

Answer 1

（14分，每空2分）（1）MnO₂ （2）无色溶液变为紫（或紫红）色，并产生气体（黄绿色气体）
（3）2MnO₄^－＋5HC₂O₄＋6H^＋＝10CO₂↑＋2Mn^2＋＋8H₂O
（4）Mn^2＋－2e^－＋2H₂O＝MnO₂＋4H^＋   Pb＋PbO₂＋2H₂SO₄＝2PbSO₄＋2H₂O  2mol  87

试题分析：（1）根据反应①②可知，在碱性溶液中MnO₄^－被还原生成物是MnO₄^2－，在酸性溶液中MnO₄^－被还原生成物是Mn^2＋，即溶液的酸性越强，还原产物中Mn的化合价越低，所以在中性溶液中，MnO₄^－被还原生成物是MnO₂。
（2）根据已知反应可知，XeO₃能把Mn^2＋氧化生成MnO₄^－。又因为氯离子的还原性强于Mn^2＋的还原性，所以反应中还有氯气生成，因此可能观察到的现象是无色溶液变为紫（或紫红）色，并产生气体（黄绿色气体）。
（3）草酸晶体溶于酸性高锰酸钾溶液，溶液的紫色褪去，这说明草酸具有还原性，能被酸性高锰酸钾溶液氧化生成CO₂，所以反应的离子方程式是2MnO₄^－＋5HC₂O₄＋6H^＋＝10CO₂↑＋2Mn^2＋＋8H₂O。
（4）电解池中阳极失去电子，发生氧化反应，则Mn^2＋在阳极失去电子，发生氧化反应，因此阳极电极反应式是Mn^2＋－2e^－＋2H₂O＝MnO₂＋4H^＋。铅蓄电池中负极是Pb，正极是PbO₂，所以铅蓄电池的总反应方程式为Pb＋PbO₂＋2H₂SO₄＝2PbSO₄＋2H₂O。所以根据方程式可知，当蓄电池中有4mol H⁺被消耗时，则电路中通过的电子的物质的量为2mol。根据电子得失守恒可知，阳极生成1mol MnO₂，质量是87g。