MnO2、KMnO4等是中学化学中的常用试剂。请回答下列问题：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

题文

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%）。

题型：未知 难度：其他题型

答案

（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%    

解析

（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%.

考点

据考高分专家说，试题“MnO2、KMnO4等是中学化学中的常用.....”主要考查你对 [氧化还原反应的配平 ]考点的理解。

氧化还原反应的配平

配平简介：
化学反应方程式严格遵守质量守恒定律，书写化学反应方程式写出反应物和生成物后，往往左右两边各原子数目不相等，不满足质量守恒定律，这就需要通过配平来解决。

配平原则：
(1)电子守恒原则：反应中还原剂失去电子的总数与氧化剂得到电子的总数相等
(2)电荷守恒原则：若为离子反应，反应前后离子所带正负电荷总数相等
(3)质量守恒原则：反应前后各元素的原子个数相等
配平步骤：
(1)一标：标明反应前后化合价有变化的元素的化合价
(2)二等：通过求最小公倍数使化合价升降总值相等
(3)三定：确定氧化剂与还原剂的化学计量数
氧化剂(还原剂)化学计量数=降(升)价的最小公倍数÷1mol氧化剂(还原剂)降(升)价总数
(4)四平：用观察法配平其他物质的化学计量数
(5)五查：检查质量与电荷、电子是否分别守恒
配平技巧：
(1)逆向配平法：部分氧化还原反应、自身氧化还原反应等可用逆向配平法，即选择氧化产物、还原产物为基准物来配平（一般从反应物很难配平时，可选用逆向配平法）
例：

通过表明氧化产物、还原产物化合价的升降，确定CrCl₃、Cl₂的计量数为2和3，然后再用观察法配平。
(2)设“1”配平法：设某一反应物或生成物(一般选用组成元素较多的物质作基准物)的化学计量数为1，其余各物质的化学计量数可根据原子守恒原理列方程求得。
例：P₄O+Cl₂→POCl₃+P₂Cl₆
可令P₄O前的系数为1，Cl₂的系数为x，则
1P4O+xCl₂→POCl₃+3/2P₂Cl₆ ，再由Cl原子守恒得2x=3+3/2×6 得x=6 即可配平
(3)零价配平法：先令无法用常规方法确定化合价的物质中各元素均为零价，然后计算出各元素化合价的升降值，并使元素化合价升降总数相等，最后用观察法配平其他物质的化学计量数。
例：Fe₃C+HNO₃＝Fe(NO₃)₃+CO₂↑+NO₂↑+H₂O
复杂化合物Fe₃C按照常规方法分析，无法确定其Fe和C的具体化合价，此时可令组成物质的各元素化合价为零价，根据化合价升降法配平。

通过表明氧化产物、还原产物化合价的升降，确定CrCl₃、Cl₂的计量数为2和3，然后再用观察法配平。
(2)设“1”配平法：设某一反应物或生成物(一般选用组成元素较多的物质作基准物)的化学计量数为1，其余各物质的化学计量数可根据原子守恒原理列方程求得。
例：P₄O+Cl₂→POCl₃+P₂Cl₆
可令P₄O前的系数为1，Cl₂的系数为x，则
1P4O+xCl₂→POCl₃+3/2P₂Cl₆ ，再由Cl原子守恒得2x=3+3/2×6 得x=6 即可配平
(3)零价配平法：先令无法用常规方法确定化合价的物质中各元素均为零价，然后计算出各元素化合价的升降值，并使元素化合价升降总数相等，最后用观察法配平其他物质的化学计量数。
例：Fe₃C+HNO₃＝Fe(NO₃)₃+CO₂↑+NO₂↑+H₂O
复杂化合物Fe₃C按照常规方法分析，无法确定其Fe和C的具体化合价，此时可令组成物质的各元素化合价为零价，根据化合价升降法配平。


再用观察法确定物质的化学计量数。
(4)整体标价法：当某元素的原子在某化合物中有数个时，可将它作为一个整体对待，根据化合物中元素化合价代数和为零原则予以整体标价。
例：S+Ca(OH)₂→CaS_x+Ca₂S₂O₃+H₂O
生成物CaS_x、Ca₂S₂O₃中的S_x、S₂作为一个整体标价为-2、+4价，则化合价升降关系为：
S_x  0→-2  降2×2
S₂  0→+4  升4×1
即可配平。
(5)缺项配平法：一般先确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的化学计量系数，再通过比较反应物与生成物，确定缺项（一般为H₂O、H⁺或OH^-），最后观察配平。
(6)有机氧化还原反应的配平：有机物中元素的化合价一般来讲，氢元素显+1价，氧元素显-2价，然后再根据化合价的代数和为零求酸碳元素的平均化合价。

氧化还原反应方程式配平的一般方法与步骤：

1. 一般方法：从左向右配。
2. 步骤：标变价，找变化，求总数，配系数。

• 标出元素化合价变化的始态和终态
• 求升价元素或降价元素化合价的变化数
• 求化合价变化数的最小公倍数，分别作为氧化剂或还原剂的系数
• 配平变价元素
• 用观察法配平其他元素
• 检查配平后的方程式是否符合质量守恒定律（离子方程式还要看电荷是否守恒）
  如：
  
  
  

特殊技巧：

配平时若同一物质内既有元素的化合价上升又有元素的化合价下降，若从左向右配平较困难，可以采用从右向左配平，成为逆向配平法。

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