Question

【題目】【2016屆遼寧省部分重點(diǎn)高中協(xié)作校模擬】錳及化合物可用于電池、制作坦克的鋼甲等材料。

（1）Mn的最高價(jià)氧化物的化學(xué)式為 ，該氧化物屬于 （填“酸性”或“堿性”）氧化物。

（2）工業(yè)上常用電解錳酸鉀（K2MnO4）溶液的方法制備KMnO4，陰極上的產(chǎn)物為 ___ ，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為 ___ 。

（3）以NaBH4和H2O2為原料的燃料電池可用于空軍通信衛(wèi)星電源，該電池的負(fù)極材料為石墨，正極材料為MnO2，電解質(zhì)溶液顯堿性。MnO2的作用有兩個(gè)，分別是作正極材料和 ，負(fù)極上的BH4-被氧化為BO2-，該電極的電極反應(yīng)式為 。

（4）實(shí)驗(yàn)室可用軟錳礦（主要成分為MnO2）制備KMnO4，其原理如下：高溫下，熔融的軟錳礦與過量固體KOH反應(yīng)在不斷通入空氣的情況下會(huì)反應(yīng)生成K2MnO4（錳酸鉀）；用水溶解，濾去殘?jiān)�；酸化濾液，K2MnO4轉(zhuǎn)化為MnO2和KMnO4；再濾去沉淀MnO2，濃縮濾液，得到深紫色的針狀KMnO4晶體。

①用軟錳礦制備K2MnO4的化學(xué)方程式是 。

②若用5g軟錳礦（MnO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%）進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，則KMnO4的理論產(chǎn)量為 g（精確到0.01，不考慮K2MnO4沉淀的循環(huán)利用）

Answer 1

【答案】（1）Mn2O7(1分)；酸性（1分）（2）H2（2分）；MnO42-—e-= MnO4-（2分）

（3）作催化劑（2分）；BH4-+8OH—+8e-=BO2-+6H2O（2分）

（4）①2MnO2+4KOH+O2=2K2MnO4+2H2O（2分）； ②4.24（2分）。

【解析】

試題分析：（1） Mn的價(jià)層電子排布式是3d54s2，所以最高化合價(jià)是+7價(jià)，因此最高價(jià)氧化物的化學(xué)式為Mn2O7；該氧化物對(duì)應(yīng)的水化物是HMnO4，是酸，因此該氧化物屬于酸性氧化物；（2）工業(yè)上常用電解錳酸鉀（K2MnO4）溶液的方法制備KMnO4，陰極上H+獲得電子變?yōu)闅錃�，所以陰極的產(chǎn)物為 H2，陽(yáng)極上MnO42-失去電子變?yōu)?/span>MnO4-，所以陽(yáng)極的的電極反應(yīng)式為MnO42-—e-= MnO4-；（3） 正極采用MnO2，在正極上H2O2獲得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，被還原生成OH-，同時(shí)MnO2也可以使H2O2分解，產(chǎn)生水和氧氣，所以MnO2既作電極材料又有催化作用；負(fù)極上的BH4-被氧化為BO2-，該電極的電極反應(yīng)式為BH4-+8OH—+8e-=BO2-+6H2O；（4） ①根據(jù)題意，MnO2在堿性條件下與氧氣反應(yīng)產(chǎn)生錳酸鉀和水，則用軟錳礦制備K2MnO4的化學(xué)方程式是2MnO2+4KOH+O2=2K2MnO4+2H2O；②根據(jù)方程式可得關(guān)系式：MnO2～K2MnO4，K2MnO4酸化發(fā)生歧化反應(yīng)產(chǎn)生MnO2、KMnO4，根據(jù)電子守恒可得關(guān)系式3K2MnO4～KMnO4，則再根據(jù)關(guān)系式：MnO2～K2MnO4可知軟錳礦與KMnO4的關(guān)系可得：3MnO2～2KMnO4，則3×87gMnO2會(huì)發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生2×158g，則若用5g MnO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%軟錳礦制取KMnO4，則反應(yīng)產(chǎn)生高錳酸鉀的質(zhì)量是m(K2MnO4)= (5g ×0.7×2×158g )÷3×87g =4.24g。