Question

某研究性學(xué)習(xí)小組進(jìn)行了一系列化學(xué)實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)高錳酸鉀分解后的含錳元素的化合物都能和濃鹽酸反應(yīng)制得氯氣，錳化合物的還原產(chǎn)物都是MnCl₂（如：K₂MnO₄+8HCl═MnCl₂+2Cl₂↑+2KCl+4H₂O）．他們又進(jìn)行了以下一些有關(guān)定量的實(shí)驗(yàn)，按要求填空或計(jì)算（氣體體積都折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況）：
（1）稱取了31.6gKMnO₄粉末，放在試管中加熱充分反應(yīng)后，收集到氣體的體積是

 

；另取31.6gKMnO₄粉末和足量鹽酸反應(yīng)，收集到氣體體積是

 

．
（2）將31.6gKMnO₄粉末加熱一段時(shí)間，收集到1.12L氣體后停止加熱，冷卻后放入足量的濃鹽酸再加熱，又收集到氣體體積是

 

．
（3）將a molKMnO₄粉末加熱一段時(shí)間，收集到V₁L氣體后停止加熱，冷卻后放入足量的濃鹽酸再加熱反應(yīng)充分后，又收集到氣體體積V₂L．則V₂=

 

（用a、V₁表達(dá)）．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)方程式的有關(guān)計(jì)算

專題：計(jì)算題

分析：（1）依據(jù)高錳酸鉀在加熱時(shí)發(fā)生分解反應(yīng)生成了錳酸鉀、二氧化錳和氧氣，結(jié)合化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氧氣體積；KMnO₄粉末和足量鹽酸反應(yīng)依據(jù)KMnO₄粉末的質(zhì)量依據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算生成的氯氣標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積；
（2）依據(jù)高錳酸鉀分解產(chǎn)物中含有二氧化錳和錳酸鉀，加入濃鹽酸都會(huì)反應(yīng)生成氯氣，結(jié)合化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算判斷；
（3）根據(jù)（2）的計(jì)算過程，結(jié)合化學(xué)方程式的計(jì)算關(guān)系，計(jì)算氣體體積．

解答： 解：（1）31.6gKMnO₄粉末物質(zhì)的量

31.6g

158g/mol

=0.2mol，放在試管中加熱充分反應(yīng)，由化學(xué)方程式為2KMnO₄

加熱  .

K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，可知生成氧氣物質(zhì)的量為0.1mol，氧氣的體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下=0.1mol×22.4L/mol=2.24L；
取31.6g KMnO₄粉末和足量鹽酸反應(yīng)生成的氣體是氯氣，31.6gKMnO₄粉末物質(zhì)的量

31.6g

158g/mol

=0.2mol，由化學(xué)方程式為：2KMnO₄+16HCl═2KCl+2MnCl₂+5Cl₂↑+8H₂O，可知反應(yīng)生成0.5mol氯氣，標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積=0.5mol×22.4L/mol=11.2L；
故答案為：2.24L；11.2 L；　
（2）31.6g KMnO₄粉末加熱一段時(shí)間，收集到1.12L氣體后停止加熱，由化學(xué)方程式為2KMnO₄

加熱  .

K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，可知生成氧氣物質(zhì)的量為0.05mol，生成錳酸鉀0.05mol，二氧化錳0.05mol，分解的高錳酸鉀0.1mol，則剩余高錳酸鉀0.1mol；
根據(jù)氧化還原反應(yīng)的電子守恒，氧化劑得到電子，錳元素最終變?yōu)殄i離子，還原劑失去電子，氯離子失去電子變?yōu)槁葰�，得失電子是相同的�?br />得到電子的物質(zhì)：KMnO₄～Mn²⁺～5e^-，K₂MnO₄～Mn²⁺～4e^-，MnO₂～Mn²⁺～2e^-，
                0.1mol    0.5mol    0.05mol  0.2mol    0.05mol    0.1mol
共得到電子物質(zhì)的量=0.1mol+0.2mol+0.5mol=0.8mol；
失去電子的物質(zhì)的量=得到電子的物質(zhì)的量
失電子的物質(zhì)是氯化氫：2Cl-～Cl₂～2e^-   
                      0.4mol    0.8mol
所以生成的氯氣標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為0.4mol×22.4L/mol=8.96L
故答案為：8.96L；
（3）根據(jù)（2）的分析可知高錳酸鉀得到的電子最終變?yōu)殄i離子，其中有一部分得到電子生成氧氣，另有一部分得到電子生成氯氣，依據(jù)氧化還原反應(yīng)中的電子守恒得到：
失去電子的變化：O₂ ～4e^-               
                     

V 1

22.4L/mol

  

4V1

22.4L/mol

共得到電子：KMnO₄～Mn²⁺～5e^-，除去生成氧氣得到的電子，錳元素變?yōu)殄i離子得到的電子全部生成氯氣，所以生成氯氣得到的電子物質(zhì)的量=5amol-

4V1

22.4L/mol

由電子守恒可知：Cl₂ ～2e^- 
                 （ 5amol-

4V1

22.4L/mol

）×

1

2

   5amol-

4V1

22.4L/mol

生成氯氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積（ 5amol-

4V1

22.4L/mol

）×

1

2

×22.4L/mol=56a-2V₁，故答案為：56a-2V₁．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法的應(yīng)用，涉及到氧化還原反應(yīng)的電子守恒的計(jì)算應(yīng)用，問題（3）難度較大．