29：锰及其化合物

（3）X 是哪个反应的中间产物，分步写出反应方程式。
2． 化合物 A 是一不溶于水的暗红色固体， 它能溶于酸生成浅粉色的溶液 B， 将 B 与浓 HNO3 KClO C C NaOH Na O 和 与 和 2 2 共熔转化为暗绿色化合物 D，D 可溶 3 共煮沸生成棕色沉淀 ，将 于酸溶液生成紫红色溶液 E 及少量 C，将 C 加入酸性 H2O2 溶液中有气体产生，同时生成溶液 B，在溶液 B 中加入少量 NaOH 溶液生成白色沉淀 F，F 很快转变为褐色沉淀 G，F、G 分别失 水得到 A、C。回答下列问题： （1）A～G 各是什么物质，写出分子式。
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 D218O 中水解的两步反应方 程式：
9．过二硫酸盐在 Ag 的作用下能将 Mn2 氧化为 MnO4 ，写出离子反应方程式。
第五题（15 分）推断几组锰的化合物 1．化合物 X 不能独立存在，是某常见反应的中间产物；但 X 的配合物 Y 却能稳定存在。 将 KMnO4 与 KCl 加入冷却的 40%浓盐酸中并搅拌可得 Y，Y 与锰酸钾类质同晶，但其阴离子 是正八面体构型。 （1）写出 X、Y 的化学式；
（2）写出合成 Y 的化学方程式；
＋
（ 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 /Ce )＝＋1.61V。
3＋
（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 1.19 0.54 ＋ － （已知：[H ]＝1.0mol/L，IO3 I2 I－） （1）高锰酸钾过量：
（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
（5）过滤：将上述除杂、净化后的硫酸锰溶液，经过一个由化学 MnO2 组成的滤层过滤。 由于化学 MnO2 本身纯度很高，不会带入新的杂质，又可将溶液中一些未沉淀下来的微量悬浮 物杂质吸附，使溶液得到进一步净化。被吸附的悬浮物主要是哪 3 个物质？
H2O 溶液中产生 Mn(OH)2 沉淀，控制终 （6）沉淀 Mn(OH)2：将 MnSO4 溶液加入到 NH3· H2O 为沉淀剂的优点是什么？ 点 pH＝10，反应结束后将沉淀抽滤。说明选用 NH3·
（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；
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（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。
第四题（18 分）高锰酸根的化学制备 － － 高碘酸盐（IO65 ） 、过二硫酸盐（S2O82 ） 、二氧化铅（PbO2） 、铋酸钠（NaBiO3、不电离） ＋ 是四种具有强氧化性的物质，均能在一定条件下将 Mn2 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）碘化钾过量：
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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。
第二题（10 分）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．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：
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】

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）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 KMnO4 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）计算该软锰矿中 MnO2 的含量。
第三题（9 分）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。
元素化学 29：锰及其化合物
（时间：2.5 小时 满分：100 分） 第一题（15 分）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 K2MnO4 640℃分解， K3MnO4 800 ℃分解。 ） （1）固态 KMnO4 在 200℃加热，失重 10.1％。
（2）写出 C 在酸性条件与 H2O2 反应及在碱性条件与 Na2O2 反应的方程式。
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（3）写出 E 的阴离子的空间构型。
3．锰能形成多种配合物，X是其中一种羰基配合物，存在类似于萘的芳香环，环上只有碳 原子。质量分析结果表明，X中各元素的质量分数为：Mn为28.92%，C为44.25%，O为25.26%。 写出X的化学式及其比较稳定的构型图。
（2）中和：MnO2 作为氧化剂，在温度 90℃反应 1h 后加入石灰中和，使溶液 pH＞6。该 步反应的主要目的是什么？
（3）除重金属：加入一种沉淀剂，使重金属离子沉淀，同时生成的另一种沉淀使重金属 沉淀渣更易过滤。请问加入的沉淀剂是什么？
（4）除钙、镁：沉淀剂加入量为理论量的 120%，反应温度＞90℃，时间为 0.5h。请问加 入的沉淀剂是什么？
2．Mn3O4 不溶于水，溶于浓盐酸和稀硝酸，请写出 Mn3O4 与浓盐酸反应的离子方程式；
3．Mn3O4 可写成[Mn2 ][Mn3 ]2O4，是一种正常的尖 晶石结构，晶胞如右图所示，晶胞参数 a＝0.86nm。
＋ ＋
（1）右图包括
个 Mn3O4； ，占据的是_______空 ，占据的 ；B 位置的离子是 。
（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）A 位置的离子是 隙，占有率是 是
空隙，占有率是
（3）估算该 Mn3O4 的密度。
4．Mn3O4 的制法按制备工艺中所用原料形态的不同，可分为固相合成和液相合成方法。 （1）将水锰矿的焙烧产物 Mn2O3 于 250～500℃用 CH4 还原生成 Mn3O4。写出反应的化学 方程式；
（2）有铵盐存在（如(NH4)2SO4）时，金属锰悬浮液中先后发生 2 个反应，再用空气氧化 即成 Mn3O4，在整个过程中铵盐的消耗量及少。写出前 2 个反应方程式。
＋ ＋ －
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：
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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 MnO4 的离子反应方程式：
（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。