Question

(12分) 實驗室可由軟錳礦(主要成分為 MnO₂)制備 KMnO₄，方法如下：軟錳礦與過量固體 KOH 和 KClO₃在高溫下反應，生成錳酸鉀(K₂MnO₄)和 KCl；用水溶解，濾去殘渣，濾液酸化后，K₂MnO₄轉變為MnO₂和 KMnO₄；濾去MnO₂沉淀，濃縮濾液，結晶得到深紫色的針狀KMnO₄請回答：
（1）軟錳礦制備K₂MnO₄的化學方程式是                                  。
（2）K₂MnO₄制備KMnO₄的離子方程式是                                  。
（3）配平氧化還原反應方程式：
＿＿ C₂O₄^2－＋＿＿MnO₄^－＋＿＿H^＋＝＿＿CO₂＋＿＿Mn^2＋＋＿＿H₂O
（4）稱取6.0 g含H₂C₂O₄·2H₂O、KHC₂O₄和K₂SO₄的試樣，加水溶解，配成250mL溶液。量取兩份此溶液各25.00 mL，分別置于兩個錐形瓶中。
①第一份溶液中加入酚酞試液，滴加0.25 mol·L^－1NaOH溶液至20.00 mL時，溶液由無色變為淺紅色。該溶液被中和的H^＋的物質的量為＿＿＿mol。
②第二份溶液中滴加0.10 mol·L^－1的酸性高錳酸鉀溶液至16.00 mL時反應完全，此時溶液顏色由＿＿變為＿＿。該溶液中還原劑的物質的量為＿＿＿mol。
③原試樣中H₂C₂O₄·2H₂O的質量分數為＿＿＿＿＿。

Answer 1

（1）3MnO₂+6KOH+KClO₃=3K₂MnO₄+KCl+3H₂O（2分）
（2）3MnO₄^2-+4H⁺=MnO₂+2MnO₄^-+2H₂O（2分） （3）5  2   16  10   2   8（2分）
（4）①0.005(1分) ②無色(1分)  橙紅色(1分)  0.004 (1分)③ 21％ (2分)

（1）根據原子守恒可知，含有水生成。再依據電子的得失守恒可知，方程式為3MnO₂+6KOH+KClO₃=3K₂MnO₄+KCl+3H₂O
（2）在酸性條件下，錳酸鉀生成二氧化錳和高錳酸鉀，根據原子守恒可知，還有水生成，因此該反應的方程式是3MnO₄^2-+4H⁺=MnO₂+2MnO₄^-+2H₂O。
（3）根據方程式可知，Mn元素的化合價從＋7價降低到＋2價，得到5個電子。碳元素的化合價從＋3價升高到＋4價，失去1個電子，所以根據電子的得失守恒可知，氧化劑和還原劑的物質的量之比是2︰5，因此系數分別是5  2   16  10   2   8。
（4）①氫氧化鈉的物質的量是0.25 mol·L^－1×0.020L＝0.005mol，所以被中和的氫離子也是0.005mol。
②由于酸性高錳酸鉀溶液顯紫紅色，所以終點時的現象是溶液顏色由無色變為紫紅色。消耗高錳酸鉀是0.0016mol，所以根據方程式可知，還原劑的物質的量是0.004mol。
③設H₂C₂O₄·2H₂O、KHC₂O₄的物質的量分別是和x和y，則x＋y＝0.004mol×10，2x＋y＝0.005mol×10，解得x＝0.01mol，y＝0.03mol，所以原試樣中H₂C₂O₄·2H₂O的質量分數為