【化学ーー选修2:化学与技术】高锰酸钾（KMnO4）是一种常-优题课

【化学ーー选修2:化学与技术】

高锰酸钾（ ${KMnO}_{4}$ ）是一种常用氧化剂，主要用于化工、防腐及制药工业等。以软锰矿（主要成分为 ${MnO}_{2}$ ）为原料生产高锰酸钾的工艺路线如下:

回答下列问题:

(1) 原料软锰矿与氢氧化钾按 $1 : 1$ 的比例在 "烘炒锅"中混配，混配前应将软锰矿粉碎, 其作用是。

(2) "平炉"中发生的化学方程式为 .

（3）"平炉"中需要加压，其目的是。

(4) 将 $K_{2} {MnO}_{4}$ 转化为 ${KMnO}_{4}$ 的生产有两种工艺。

① $" {CO}_{2}$ 歧化法" 是传统工艺, 即在 $K_{2} {MnO}_{4}$ 溶液中通入 ${CO}_{2}$ 气体, 使体系呈中性或弱碱性,

$K_{2} {MnO}_{4}$ 发生歧化反应，反应中生成 $K_{2} {MnO}_{4} ， {MnO}_{2}$ 和 (写化学式)。

② "电解法" 为现代工艺, 即电解 $K_{2} {MnO}_{4}$ 水溶液, 电解槽中阳极发生的电极反应为 , 阴极逸出的气体是_ 。

③ "电解法" 和 $" {CO}_{2}$ 歧化法" 中, $K_{2} {MnO}_{4}$ 的理论利用率之比为 _ 。

（5）高锰酸钾纯度的测定：称取 $1.0800 g$ 样品, 溶解后定容于 $100 mL$ 容量瓶中, 摇匀。取浓度为 $0.2000 mol \cdot L^{- 1}$ 的 $H_{2} C_{2} O_{4}$ 标准溶液 $20.00 mL$ , 加入稀硫酸酸化，用 ${KMnO}_{4}$ 溶液平行滴定三次, 平均消耗的体积为 $24.48 mL$ , 该样品的纯度为。

(列出计算式即可, 已知 $2 M n O_{4}^{-} + 5 H_{2} C_{2} O_{4} + 6 H^{+} = 2 M n^{2 +} + 10 C O_{2} ↑ + 8 H_{2} O$ ) 。

科目化学题型解答题难度中等

知识点：化学反应速率的概念反应速率的定量表示方法制备实验方案的设计化学平衡常数的含义化学平衡的影响因素电解原理的应用实验

CdSnAs₂是一种高迁移率的新型热电材料，回答下列问题：

（1）Sn为ⅣA族元素，单质Sn与干燥Cl₂反应生成SnCl₄．常温常压下SnCl₄为无色液体，SnCl₄空间构型为　　，其固体的晶体类型为　　。

（2）NH₃、PH₃、AsH₃的沸点由高到低的顺序为　　（填化学式，下同），还原性由强到弱的顺序为　　，键角由大到小的顺序为　　。

（3）含有多个配位原子的配体与同一中心离子（或原子）通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物。一种Cd²⁺配合物的结构如图所示，1mol该配合物中通过螯合作用形成的配位键有　　 mol，该螯合物中N的杂化方式有　　种。

（4）以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子的分数坐标。四方晶系CdSnAs₂的晶胞结构如图所示，晶胞棱边夹角均为90°，晶胞中部分原子的分数坐标如下表所示。

坐标原子	x	y	z
Cd	0	0	0
Sn	0	0	0.5
As	0.25	0.25	0.125

一个晶胞中有　　个Sn，找出距离Cd（0，0，0）最近的Sn　　（用分数坐标表示）。CdSnAs₂晶体中与单个Sn键合的As有　　个。

用软锰矿（主要成分为MnO₂，含少量Fe₃O₄、Al₂O₃ ）和BaS制备高纯MnCO₃的工艺流程如图：

已知：MnO₂是一种两性氧化物； 25℃时相关物质的K_sp见下表。

物质	Fe（OH）₂	Fe（OH）₃	Al（OH）₃	Mn（OH）₂
K_sp	1×10^﹣^16.3	1×10^﹣^38.6	1×10^﹣^32.3	1×10^﹣^12.7

回答下列问题：

（1）软锰矿预先粉碎的目的是　　，MnO₂与BaS溶液反应转化为MnO的化学方程式为　　。

（2）保持BaS投料量不变，随MnO₂与BaS投料比增大，S的量达到最大值后无明显变化，而Ba（OH）₂的量达到最大值后会减小，减小的原因是　　。

（3）滤液Ⅰ可循环使用，应当将其导入到　　操作中（填操作单元的名称）。

（4）净化时需先加入的试剂X为　　（填化学式），再使用氨水调溶液的pH，则pH的理论最小值为　　（当溶液中某离子浓度c≤1.0×10^﹣⁵mol•L^﹣¹时，可认为该离子沉淀完全）。

（5）碳化过程中发生反应的离子方程式为　　。

苯基环丁烯酮（ PCBO）是一种十分活泼的反应物，可利用它的开环反应合成一系列多官能团化合物。近期我国科学家报道用PCBO与醛或酮发生[4+2]环加成反应，合成了具有生物活性的多官能团化合物（E），部分合成路线如图：

已知如下信息：

回答下列问题：

（1）A的化学名称是　　。

（2）B的结构简式为　　。

（3）由C生成D所用的试剂和反应条件为　　；该步反应中，若反应温度过高，C易发生脱羧反应，生成分子式为C ₈H ₈O ₂的副产物，该副产物的结构简式为　　。

（4）写出化合物E中含氧官能团的名称　　；E中手性碳（注：连有四个不同的原子或基团的碳）的个数为　　。

（5）M为C的一种同分异构体。已知：1mol M与饱和碳酸氢钠溶液充分反应能放出2mol二氧化碳；M与酸性高锰酸钾溶液反应生成对苯二甲酸。M的结构简式为　　。

（6）对于，选用不同的取代基R'，在催化剂作用下与PCBO发生的[4+2]反应进行深入研究，R'对产率的影响见下表：

R'	﹣CH ₃	﹣C ₂H ₅	﹣CH ₂CH ₂C ₆H ₅
产率/%	91	80	63

请找出规律，并解释原因　　。

氨硼烷（NH ₃BH ₃）含氢量高、热稳定性好，是一种具有潜力的固体储氢材料。回答下列问题：

（1）H、B、N中，原子半径最大的是　　。根据对角线规则，B的一些化学性质与元素　　的相似。

（2）NH ₃BH ₃分子中，N﹣B化学键称为　　键，其电子对由　　提供。氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气：

3NH ₃BH ₃+6H ₂O═3NH ₄ ⁺+B ₃O ₆ ³ ^﹣+9H ₂

B ₃O ₆ ³ ^﹣的结构为．在该反应中，B原子的杂化轨道类型由　　变为　　。

（3）NH ₃BH ₃分子中，与N原子相连的H呈正电性（H ^δ ⁺），与B原子相连的H呈负电性（H ^δ﹣），电负性大小顺序是　　。与NH ₃BH ₃原子总数相等的等电子体是　　（写分子式），其熔点比NH ₃BH ₃ 　　（填"高"或"低"），原因是在NH ₃BH ₃分子之间，存在　作用，也称"双氢键"。

（4）研究发现，氨硼烷在低温高压条件下为正交晶系结构，晶胞参数分别为apm、bpm、cpm，α＝β＝γ＝90°．氨硼烷的2×2×2超晶胞结构如图所示。氨硼烷晶体的密度ρ＝　　g•cm ^﹣ ³（列出计算式，设N _A为阿伏加德罗常数的值）。

二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用CO ₂的热点研究领域。回答下列问题：

（1）CO ₂催化加氢生成乙烯和水的反应中，产物的物质的量之比n（C ₂H ₄）：n（H ₂O）＝　　。当反应达到平衡时，若增大压强，则n（C ₂H ₄）　　（填"变大""变小"或"不变"）。

（2）理论计算表明。原料初始组成n（CO ₂）：n（H ₂）＝1：3，在体系压强为0.1MPa，反应达到平衡时，四种组分的物质的量分数x随温度T的变化如图所示。图中，表示C ₂H ₄、CO ₂变化的曲线分别是　　、　　。 CO ₂催化加氢合成C ₂H ₄反应的△H 　　0 （填"大于"或"小于"）。

（3）根据图中点A（440K，0.39），计算该温度时反应的平衡常数K _p＝　 $\frac{2.5 \times 1 0^{8}}{6591}$ 　（MPa） ^﹣ ³（列出计算式。以分压表示，分压＝总压×物质的量分数）。

（4）二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应，生成C ₃H ₆、C ₃H ₈、C ₄H ₈等低碳烃。一定温度和压强条件下，为了提高反应速率和乙烯选择性，应当　　。