某研究性学习小组进行了一系列化学实验后，发现高锰酸钾分解后的含锰元素的化合物都能和浓盐酸反应制得氯气，锰化合物的还原产物都是MnCl2（如：K2MnO4+8HCl═MnCl2+2Cl2↑+2KCl+4H2O）．他们

Question

某研究性学习小组进行了一系列化学实验后，发现高锰酸钾分解后的含锰元素的化合物都能和浓盐酸反应制得氯气，锰化合物的还原产物都是MnCl₂（如：K₂MnO₄+8HCl═MnCl₂+2Cl₂↑+2KCl+4H₂O）．他们又进行了以下一些有关定量的实验，按要求填空或计算（气体体积都折合成标准状况）．
（1）称取了15.8g KMnO₄粉末，放在试管中加热充分反应后，收集到气体的体积是______；另取31.6g KMnO₄粉末和足量盐酸反应，收集到气体体积是______．
（2）将31.6g KMnO₄粉末加热一段时间，收集到1.12L气体后停止加热，冷却后放入足量的浓盐酸再加热，又收集到气体体积是______．
（3）将a mol KMnO₄粉末加热一段时间，收集到V₁L气体后停止加热，冷却后放入足量的浓盐酸再加热反应充分后，又收集到气体体积V₂L．则V₂=______（用a、V₁表达）．

Answer 1

（1）15.8g KMnO₄粉末物质的量=(15.8g)/(158g/mol)=0.1mol，放在试管中加热充分反应，
化学方程式为2KMnO₄(加热.)/()K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，生成氧气物质的量为0.05mol，
所以氧气的体积在标准状况下=0.05mol×22.4L/mol=1.12L；
取31.6g KMnO₄粉末和足量盐酸反应生成的气体是氯气，31.6g KMnO₄粉末物质的量=(31.6g)/(158g/mol)=0.2mol；
反应的化学方程式为：2KMnO₄+16HCl═2KCl+2MnCl₂+5Cl₂↑+8H₂O，根据反应中的定量关系2KMnO₄～5Cl₂，
0.2mol高锰酸钾反应生成0.5mol氯气，标准状况下的体积=0.5mol×22.4L/mol=11.2L；
故答案为：1.12 L　11.2 L　
（2）31.6g KMnO₄粉末加热一段时间，收集到1.12L气体后停止加热，根据化学方程式，
2KMnO₄(加热.)/()K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，此时生成的气体是氧气0.05mol，生成锰酸钾0.05mol，二氧化锰0.05mol，分解的高锰酸钾0.1mol，剩余高锰酸钾0.1mol；根据氧化还原反应的电子守恒，这些氧化剂得到电子，锰元素最终变为锰离子，和浓盐酸反应，氯离子失去电子变为氯气，得失电子是相同的，根据电子守恒计算；
得到电子的物质：KMnO₄～Mn²⁺～5e^-，K₂MnO₄～Mn²⁺～4e^-，MnO₂～Mn²⁺～2e^-，
                0.1mol    0.5mol    0.05mol  0.2mol    0.05mol    0.1mol
共得到电子物质的量=0.1mol+0.2mol+0.5mol=0.8mol；
失电子的物质是氯化氢：2Cl-～Cl₂～2e^-   
                          0.4mol   0.8mol
所以生成的氯气标准状况下的体积=0.4mol×22.4L/mol=8.96L
故答案为：8.96L；
（3）将a mol KMnO₄粉末加热一段时间，收集到V₁ L气体为氧气后停止加热，冷却后放入足量的浓盐酸再加热反应充分后，又收集到气体体积V₂ L
根据（2）的分析可知高锰酸钾得到的电子最终变为锰离子，其中有一部分生成了氧气，其他变化生成了氯气，依据氧化还原反应中的电子守恒得到：
失去电子的变化：KMnO₄～O₂～4e^-               2Cl-～Cl₂～2e^-   
                 (V1)/(22.4L/mol)  (4V1)/(22.4L/mol)
得到电子的变化：KMnO₄～Mn²⁺～5e^-，除去生成氧气得到的电子，锰元素变为锰离子得到的电子全部生成氯气，所以生成氯气得到的电子物质的量=5amol-(4V1)/(22.4L/mol)
 由电子守恒可知：2Cl-～Cl₂～2e^- 
生成氯气在标准状况下的体积=（5amol-(4V1)/(22.4L/mol)）×(1)/(2)×22.4L/mol=56a-2V₁
故答案为：56a-2V₁