Question

取0.04 molKMnO₄固體加熱一段時(shí)間后，收集到a mol氣體，在反應(yīng)后的殘留固體加入足量的濃鹽酸，又收集到了b mol氣體，設(shè)此時(shí)錳元素全部以Mn²⁺存在于溶液中，試計(jì)算：
（1）a+b的最小值；
（2）當(dāng)a+b=0.09mol時(shí)，0.04mol KMnO₄加熱后所得殘留的固體的質(zhì)量．

Answer 1

考點(diǎn)：有關(guān)混合物反應(yīng)的計(jì)算

專(zhuān)題：守恒思想

分析：（1）KMnO₄固體，加熱一段時(shí)間后，收集到甲體為氧氣，在反應(yīng)后的殘留固體中加入足量的濃鹽酸，繼續(xù)加熱，收集到氣體為氯氣，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，整個(gè)過(guò)程中，Mn元素獲得電子等于O元素、Cl元素獲得的電子，則有：0.04×（7-2）=4a+2b，整理得a+b=0.1-a，當(dāng)高錳酸鉀完全分解生成氧氣時(shí)，生成氧氣最多，生成氯氣最少，根據(jù)方程式計(jì)算氧氣最大值，進(jìn)而確定（a+b）的最小值；
（2）根據(jù)a+b=0.1-a可知，生成氧氣的物質(zhì)的量為0.01mol，由2KMnO₄

△   .

K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，可知生成0.01mol氧氣需要高錳酸鉀為0.02mol，小于0.04mol，則高錳酸鉀部分分解，根據(jù)質(zhì)量守恒計(jì)算殘留固體的質(zhì)量．

解答： 解：（1）KMnO₄固體，加熱一段時(shí)間后，收集到甲體為氧氣，在反應(yīng)后的殘留固體中加入足量的濃鹽酸，繼續(xù)加熱，收集到氣體為氯氣，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，整個(gè)過(guò)程中，Mn元素獲得電子等于O元素、Cl元素獲得的電子，則有：0.04×（7-2）=4a+2b，整理得a+b=0.1-a，
當(dāng)高錳酸鉀完全分解生成氧氣時(shí)，生成氧氣最多，生成氯氣最少，由2KMnO₄

△   .

K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，可知生成氧氣最大的物質(zhì)的量為0.04mol×

1

2

=0.02mol，即a最大值=0.02，生成氯氣最少，故a+b≥0.1-0.02=0.08，故（a+b）的最小值為0.08；
答：（a+b）的最小值為0.08；
（2）根據(jù)a+b=0.1-a可知，生成氧氣的物質(zhì)的量為0.01mol，由2KMnO₄

△   .

K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，可知生成0.01mol氧氣需要高錳酸鉀為0.02mol，小于0.04mol，則高錳酸鉀部分分解，根據(jù)質(zhì)量守恒，殘留固體的質(zhì)量為0.04mol×158g/mol-0.01mol×32g/mol=6g，
答：殘留的固體的質(zhì)量為6g．

點(diǎn)評(píng)：本題考查混合物計(jì)算、氧化還原反應(yīng)計(jì)算，難度中等，注意充分利用整個(gè)過(guò)程中的電子轉(zhuǎn)移守恒解答．