KMnO4常用作氧化剂、防腐剂、消毒剂、漂白剂和水处理剂等．（1）在K2MnO4溶液中通入CO2可制得高锰酸钾，副产物是黑色沉淀M．该反应中氧化剂与还原剂的质量之比为．由锂离子有机高聚物

Question

KMnO₄常用作氧化剂、防腐剂、消毒剂、漂白剂和水处理剂等．
（1）在K₂MnO₄溶液中通入CO₂可制得高锰酸钾，副产物是黑色沉淀M．该反应中氧化剂与还原剂的质量之比为___．由锂离子有机高聚物、锂及M构成原电池，电池反应为Li+M=LiM（s），消耗8.7gM时转移0.1mol电子．则该电池正极的电极反应为___．
（2）实验室用KMnO₄制备O₂和Cl₂．取0.4mol KMnO₄固体加热一段时间后，收集到amolO₂，在反应后的残留固体中加入足量浓盐酸，加热又收集到bmolCl₂．设锰元素全部转化成Mn²⁺存在于溶液中，当a+b=0.8mol时，在标准状况下生成Cl₂的体积为___L；
（3）电解K₂MnO₄溶液加以制备KMnO₄．工业上，通常以软锰矿（主要成分是MnO₂）与KOH的混合物在铁坩埚（熔融池）中混合均匀，小火加热至熔融，即可得到绿色的K₂MnO₄，化学方程式为___．用镍片作阳极（镍不参与反应），铁板为阴极，电解K₂MnO₄溶液可制备KMnO₄．上述过程用流程图表示如下：

则D的化学式为___；阳极的电极反应式为___；阳离子迁移方向是___．
（4）高锰酸钾在酸性介质中还原产物为Mn²⁺，废液中c（Mn²⁺）浓度较大时会污染水体．实验室可以用过二硫酸铵[（NH₄）₂S₂O₈]溶液检验废水中Mn²⁺，实验现象是溶液变紫红色（还原产物为SO₄^2-）．过二硫酸可以看成是H₂O₂的衍生物，过二硫酸铵中含有过氧键（-O-O-）．写出检验Mn²⁺的离子方程式___．如果将这个反应设计成盐桥原电池，盐桥中溶液最好选用___．（选填：饱和KCl溶液、饱和K₂SO₄溶液或饱和NH₄Cl溶液）_4
242
422422²⁺_2
244224244


²⁺²⁺₄₂₂₈²⁺₄^2-₂₂²⁺₂₄₄

Answer 1

（1）反应物为K₂2MnO₄4、CO₂2、生成黑色固体MnO₂2、KMnO₄4，所以的化学方程式为：3K₂2MnO₄4+2CO₂2═2KMnO₄4+MnO₂2+2K₂2CO₃3；由化学反应方程式：3K₂2MnO₄4+2CO₂2═2KMnO₄4+MnO₂2+2K₂2CO₃3分析得出，3molK₂2MnO₄4参加反应生成2molKMnO₄4、1molMnO₂2，即3mol高锰酸钾参与反应有1mol作氧化剂、2mol作还原剂，则反应中氧化剂与还原剂的质量比为1：2；锂离子有机高聚物、锂及MnO₂2构成原电池，正极上发生得电子的还原反应，电极反应式为：MnO₂2+e^--+Li⁺+=LiMnO₂2，
故答案为：1：2；MnO₂2+e^--+Li⁺+=LiMnO₂2；
（2）KMnO₄4固体，加热一段时间后，收集到a mol氧气，在反应后的残留固体中加入足量的浓盐酸，继续加热，收集到气体b mol氯气，根据电子转移守恒，整个过程中，Mn元素获得电子等于O元素、Cl元素获得的电子，则有：0.4×（7-2）=4a+2b=2mol，a+b=0.8mol，解得a=0.2，b=0.6，在标准状况下生成Cl₂2的体积为0.6mol×22.4L/mol=13.44L，故答案为：13.44；
（3）根据信息：软锰矿（主要成分是MnO₂2）与KOH的混合物在铁坩埚（熔融池）中混合均匀，小火加热至熔融，即可得到绿色的K₂2MnO₄4来书写方程式为：2MnO₂2+4KOH+O₂2(△.)/()2K₂MnO₄+2H₂O；电解锰酸钾溶液时阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子，电极反应为2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-，iD是氢氧化钾溶液，阳极上锰酸根离子失电子生成高锰酸根离子，电极反应式为2MnO₄^2--2e^-═2MnO₄^-，K⁺由阳离子交换膜左侧向右侧迁移，
故答案为：2MnO₂+4KOH+O₂(△.)/()2K₂MnO₄+2H₂O；KOH；MnO₄^2--e^-=MnO₄^-；K⁺由阳离子交换膜左侧向右侧迁移；
（4）在酸性介质中，往MnSO₄溶液里滴加（NH₄）₂S₂O₈（连二硫酸铵）溶液会发生氧化还原反应2Mn²⁺+5S₂O₈^2-+8H₂O=2MnO₄^-+10SO₄^2-+16H⁺，（NH₄）₂S₂O₈（连二硫酸铵）溶液具有强氧化性，选择的盐桥中溶液不能被其氧化，可以选择：饱和K₂SO₄溶液．
故答案为：2Mn²⁺+5S₂O₈^2-+8H₂O=2MnO₄^-+10SO₄^2-+16H⁺；饱和K₂SO₄溶液． (△.)/()

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.   2K₂2MnO₄4+2H₂2O；电解锰酸钾溶液时阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子，电极反应为2H₂2O+2e^--═H₂2↑+2OH^--，iD是氢氧化钾溶液，阳极上锰酸根离子失电子生成高锰酸根离子，电极反应式为2MnO₄4^2-2--2e^--═2MnO₄4^--，K⁺+由阳离子交换膜左侧向右侧迁移，
故答案为：2MnO₂2+4KOH+O₂2(△.)/()2K₂MnO₄+2H₂O；KOH；MnO₄^2--e^-=MnO₄^-；K⁺由阳离子交换膜左侧向右侧迁移；
（4）在酸性介质中，往MnSO₄溶液里滴加（NH₄）₂S₂O₈（连二硫酸铵）溶液会发生氧化还原反应2Mn²⁺+5S₂O₈^2-+8H₂O=2MnO₄^-+10SO₄^2-+16H⁺，（NH₄）₂S₂O₈（连二硫酸铵）溶液具有强氧化性，选择的盐桥中溶液不能被其氧化，可以选择：饱和K₂SO₄溶液．
故答案为：2Mn²⁺+5S₂O₈^2-+8H₂O=2MnO₄^-+10SO₄^2-+16H⁺；饱和K₂SO₄溶液． (△.)/()

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.   2K₂2MnO₄4+2H₂2O；KOH；MnO₄4^2-2--e^--=MnO₄4^--；K⁺+由阳离子交换膜左侧向右侧迁移；
（4）在酸性介质中，往MnSO₄4溶液里滴加（NH₄4）₂2S₂2O₈8（连二硫酸铵）溶液会发生氧化还原反应2Mn²⁺2++5S₂2O₈8^2-2-+8H₂2O=2MnO₄4^--+10SO₄4^2-2-+16H⁺+，（NH₄4）₂2S₂2O₈8（连二硫酸铵）溶液具有强氧化性，选择的盐桥中溶液不能被其氧化，可以选择：饱和K₂2SO₄4溶液．
故答案为：2Mn²⁺2++5S₂2O₈8^2-2-+8H₂2O=2MnO₄4^--+10SO₄4^2-2-+16H⁺+；饱和K₂2SO₄4溶液．