2017-2018高中化学竞赛辅导试题、讲解及答案--锰及其化合物版

元素化学 2929：锰及其化合物 （时间：2.5 小时满分：100 分） 第第一题（题（1515 分）分）书写锰化合物的反应方程式书写锰化合物的反应方程式 写出下列反应方程式（右下图锰的电极电势图可供参考） ： 1． KMnO4在不同温度下分解得到的产物有所不同 （已知 K2MnO4640℃分解， K3MnO4800 ℃分解。 ） （1）固态 KMnO4在 200℃加热，失重 10.1％。 （2）固态 KMnO4在 240℃加热，失重 15.2%。 （3）固态 KMnO4在 240～300℃加热，失重12.2%。 2．将高锰酸钾溶液滴入NaOH溶 液， 微热， 得到透明的绿色溶液。 写出 反 应的化学方程式。 3． 高锰酸钾在不同条件下表现出 氧化性不同，还原产物不同。 （1） 重铬酸钾溶于硫酸配成洗液，用于洗涤玻璃仪器，使用一段时间后， 颜色逐渐变为 绿 色（可用半反应表示），加高锰酸钾晶体使洗液恢复原色。 （2） Ce(SO4)2溶液是一种氧化剂， 可用高锰酸钾溶液氧化 Ce2(SO4)3溶液制得。 已知： E(Ce4 ＋＋/Ce3)＝＋1.61V。 （3）环己烯被高锰酸钾溶液氧化，在酸性条件和碱性条件下，产物不同。 （有机物可用 分 子式表示） 4．写出下列条件的高锰酸钾与碘化钾作用的反应方程式 （1）高锰酸钾过量： （2）碘化钾过量： 第 1 页（共 13 页） 5． 将固体 MnC2O4· 2H2O 放在一个可 以 称出质量的容器里加热， 固体质量随温度 变 化的关系如图所示： 纵坐标是固体的相对质量。写出在不同 温度区间发生各反应的方程式。 第第二题（题（1010 分）分）二氧化锰的制备与定量分析二氧化锰的制备与定量分析 软锰矿是最重要的锰矿石，主要成为为 MnO2，不但在工业上有重要用途，如合金工业， 干 电池制造等等，在中学化学中也用途广泛，如制备氧气、氯气。 1．称取适量的 MnCl2·4H2O 和 KMnO4置于研钵中，研磨 40min，在 80℃水浴中恒温数 小 时，产物用去离子水、无水乙醇各洗涤3 次，105℃下干燥数小时，即得黑色纳米MnO2。 （1）写出合成反应方程式； （2）该合成方法与其它合成方式的最显著不同是什么？ （3）MnO2的主要用途是什么？ 2．某研究小组为测定某软锰矿中 MnO2的质量分数，准确称取 1.20g 软锰矿样品，加入 2.68g 草酸钠晶体， 再加入足量的稀硫酸并加热 （杂质不参加反应） ， 充分反应之后冷却、 滤去 杂 质，将所得溶液转移到容量瓶中定容；从中取出25.00mL 待测液置于锥形瓶中，再用 0.0200mol/L KMnO4标准溶液进行滴定，当滴入20.00mL KMnO 4 溶液时恰好完全反应。 （1）写出上述过程中涉及的反应方程式 （2）你能否帮助该研究小组求得软锰矿中MnO2的质量分数？若回答“能” ，请给出计算 结 果；若回答“否” ，试说明原因。 （3）若在实验过程中存在下列操作，其中会使所测MnO2的质量分数偏小的是 A．溶液转移至容量瓶中，未将烧杯、玻棒洗涤 B．滴定前尖嘴部分有气泡， 滴定终点时消失 C．定容时，俯视刻度线 D．滴定前仰视读数，滴定后俯视读数【 E．锥形瓶用水洗之后未用待测液润洗 第 2 页（共 13 页） 】 3． 为了分析软锰矿中MnO2的含量， 科研人员称取0.1226g软锰矿矿石， 与氧化剂KClO3混 和，在 KOH 介质中加强热，得到一种绿色的化合物，加水溶解，通CO2，得到紫红色溶液 和 ＋黑色不溶物，过滤，用0.1050mol/L 的 Fe2标准溶液滴定该溶液，用去24.20mL（认为软锰 矿 中的杂质不参与反应） （1）写出上述过程中涉及的反应方程式 （2）计算该软锰矿中 MnO2的含量。 第第三题（题（9 9 分）分）化工生产锰化合物化工生产锰化合物 锰是活泼的黑色金属， 钢产品几乎都含有锰。 全球锰矿产品年产量约30万吨， 我国是锰的 主 要生产国之一。锰结核是未来的锰资源，它是多金属氧化物！ 1．我国高锰酸钾的生产和使用占全球首位，年生产能力达到5 万吨。 （1） 最初的生产方法是： 先将软锰矿在碱性溶液中露置空气中氧化， 再通入二氧化碳得 到 高锰酸钾溶液。这个生产方法中，锰原子的理论利用率仅2/3。写出相应的化学方程式。 （2）工业上制备高锰酸钾，将第二步改为通电电解，锰原子理论上可以全部利用。写出 锰元素在电解时的变化方程式（电极反应）。 （3） 事实上， 锰酸钾溶液隔绝空气静置一段时间，也会全部转化为高锰酸钾溶液，同时 产 生可燃性气体。写出反应的化学方程式。 2． 已探明我国锰矿储量占世界第三位， 但富矿仅占6.4%， 每年尚需进口大量锰矿石。 有 人 设计了把我国的菱锰矿（贫矿）转化为高品位“菱锰矿砂”的绿色工艺。该工艺首先将矿砂与 硫酸铵一起焙烧，较佳条件是：投料比m[(NH4)2SO4]/m[MnCO3]＝1.5；焙烧温度 450oC；焙 烧 时间 1.5 小时。 （1）写出焙烧反应方程式； （2）其次，将焙烧产物转化为高品位的“菱锰矿砂” ，写出反应方程式； 第 3 页（共 13 页） （3）若焙烧温度过高或时间过长，将导致什么结果？ （4）从物料平衡角度看，生产过程中是否需要添加(NH4)2SO4？说明理由。 第第四题（题（1818 分）分）高锰酸根的化学制备高锰酸根的化学制备 52 ） 、二氧化铅（PbO2） 、铋酸钠（NaBiO3、不电离）高碘酸盐（IO 6 ） 、过二硫酸盐（S O 2 28 2＋ 是四种具有强氧化性的物质，均能在一定条件下将Mn氧化为高锰酸盐。 1．锰的氧化物随着价态的升高，其酸碱性递变规律如何？ －－ 2．确定元素锰在周期表中的位置和外层电子的排布。 －3．IO65的空间构型为 、 ＋ 已知高碘酸加热易失去两分子水生成偏高碘酸，写出偏高碘酸根离子的化学式 中心原子的杂化类型和空间构型 4．高碘酸盐的主要性质是它们的强氧化性，其反应平稳而迅速。分析化学中用来将Mn2 －氧化为 MnO4，写出离子反应方程式： 5． 过二硫酸根离子中两个硫原子间存在过氧键， 写出过硫酸根离子的结构简式和电子式，并 确定硫原子的化合价。 6．过二硫酸盐是用电解硫酸氢铵溶液产生的，写出电极反应方程式和总反应方程式。 7．过二硫酸根离子能分步水解产生过氧化氢，写出H2S2O8在 D2O 中水解的两步反应方 程式： 18 9．过二硫酸盐在 Ag 的作用下能将Mn氧化为 MnO 4 ，写出离子反应方程式。 ＋ 2＋ － 10．PbO2具有两性和强氧化性，写出加热情况下分别与NaOH 和浓 HCl 反应的方程式： 第 4 页（共 13 页） 11．PbO2能导电，用于做铅蓄电池的 ＋ 极材料，写出该电极的反应方程式： 12．写出酸性介质中 PbO2将 Mn2氧化为 MnO 4 的离子反应方程式： 其中酸化所用的酸是 － 13．铋酸钠是在碱性条件下用Cl2氧化 Bi(OH)3得到的，写出反应方程式： 14．在分析化学上，用铋酸钠定性检验溶液中Mn的存在，写出现象和反应方程式： 2＋ 15．H2O2的水溶液是一种常用的杀菌剂，在分析上常用 KMnO4来标定