Question

锰及化合物可用于电池、制作坦克的钢甲等材料。

（1）Mn的最高价氧化物的化学式为 ____      ，该氧化物属于   ____    （填“酸性”或“碱性”）氧化物。

（2）工业上常用电解锰酸钾（K₂MnO₄）溶液的方法制备KMnO₄，阴极上的产物为  ___     ，阳极的电极反应式为     ___  。

（3）以NaBH₄和H₂O₂为原料的燃料电池可用于空军通信卫星电源，该电池的负极材料为石墨，正极材料为MnO₂，电解质溶液显碱性。MnO₂的作用有两个，分别是作正极材料和          ，负极上的BH₄^-被氧化为BO₂^-，该电极的电极反应式为          。

（4）实验室可用软锰矿（主要成分为MnO₂）制备KMnO₄，其原理如下：高温下，熔融的软锰矿与过量固体KOH反应在不断通入空气的情况下会反应生成K₂MnO₄（锰酸钾）；用水溶解，滤去残渣；酸化滤液，K₂MnO₄转化为MnO₂和KMnO₄；再滤去沉淀MnO₂，浓缩滤液，得到深紫色的针状KMnO₄晶体。

①用软锰矿制备K₂MnO₄的化学方程式是                 。

②若用5g软锰矿（MnO₂的质量分数为70%）进行上述实验，则KMnO₄的理论产量为       g（精确到0.01，不考虑K₂MnO₄沉淀的循环利用）

Answer

（1）Mn2O7；酸性（2）H2；MnO42-—e-= MnO4-

（3）作催化剂；BH4-+8OH—+8e-=BO2-+6H2O

（4）①2MnO2+4KOH+O2=2K2MnO4+2H2O；②4.24。

【解析】

试题分析：（1） Mn的价层电子排布式是3d54s2，所以最高化合价是+7价，因此最高价氧化物的化学式为Mn2O7；该氧化物对应的水化物是HMnO4，是酸，因此该氧化物属于酸性氧化物；（2）工业上常用电解锰酸钾（K2MnO4）溶液的方法制备KMnO4，阴极上H+获得电子变为氢气，所以阴极的产物为 H2，阳极上MnO42-失去电子变为MnO4-，所以阳极的的电极反应式为MnO42-—e-= MnO4-；（3） 正极采用MnO2，在正极上H2O2获得电子，发生还原反应，被还原生成OH-，同时MnO2也可以使H2O2分解，产生水和氧气，所以MnO2既作电极材料又有催化作用；负极上的BH4-被氧化为BO2-，该电极的电极反应式为BH4-+8OH—+8e-=BO2-+6H2O；（4） ①根据题意，MnO2在碱性条件下与氧气反应产生锰酸钾和水，则用软锰矿制备K2MnO4的化学方程式是2MnO2+4KOH+O2=2K2MnO4+2H2O；②根据方程式可得关系式：MnO2～K2MnO4，K2MnO4酸化发生歧化反应产生MnO2、KMnO4，根据电子守恒可得关系式3K2MnO4～KMnO4，则再根据关系式：MnO2～K2MnO4可知软锰矿与KMnO4的关系可得：3MnO2～2KMnO4，则3×87gMnO2会发生反应产生2×158g，则若用5g MnO2的质量分数为70%软锰矿制取KMnO4，则反应产生高锰酸钾的质量是m(K2MnO4)= (5g ×0.7×2×158g )÷3×87g =4.24g。

考点：考查关于锰元素的原子结构、有关氧化还原反应的有关知识。