Question

高锰酸钾可用于除去地下水的硫化氢异味的原理是生成的硫和二氧化锰等沉淀物可过滤除去。水体呈弱酸性时，高锰酸钾的还原产物是MnO和MnO₂，且MnO和MnO₂的物质的量比为3：1。
（1）写出并配平上述化学方程式，标出电子转移方向与数目。
KMnO₄ + H₂S +H₂SO₄ →                                         
在处理饮用水时，活性炭应在高锰酸钾反应结束后投加，否则会发生反应：
KMnO₄ + C +H₂O →MnO₂ + X +K₂CO₃ （未配平）
（2）X的化学式为__________。
（3） 1mol氧化剂被______（填“氧化”或“还原”）时，生成_____mol氧化产物

Answer 1

（1）   (4分)
（2）KHCO₃   (2分)
（3）还原 ，0.75    （各1分，共2分）

试题分析：（1）由题目信息可知，KMnO₄、H₂S、H₂SO₄反应生成S、MnO、MnO₂，同时还生成K₂SO₄、H₂O，生成MnO和MnO₂的物质的量比为3:1。其中Mn元素的 化合价从＋7价降低＋2价和＋4价，S元素的化合价从－2价升高到0价，设MnO和MnO₂的系数分别为为3、1，则根据电子转移守恒可知S的系数为。根据原子守恒可知，KMnO₄系数为4，H₂S系数为9，K₂SO₄的系数为2，H₂SO₄的系数为2，H₂O的系数为11，因此配平后方程式为：4KMnO₄＋9H₂S＋2H₂SO₄＝9S＋3MnO＋MnO₂＋2K₂SO₄＋11H₂O，则反应中转移电子数目为9×[0－（－2）]＝18，所以标出电子转移方向与数目为。
（2）反应中KMnO₄→Mn0₂，Mn元素化合价由+7价降低为+4价，得到3个电子。C→K₂CO₃，C元素化合价由0价升高为+4价，失去4个电子。所以化合价升降最小公倍数为12，故KMnO₄系数为4，C的系数为3，由C、K的原子数目关系可知K₂CO₃系数为1，因此X含有+4价的C原子、且C原子与K原子之比为1:1，所以X为KHCO₃。
（3）反应中KMn0₄是氧化剂被还原，发生还原反应。氧化产物为KHCO₃、K₂CO₃，每摩尔KHCO₃、K₂CO₃都含1molC原子，设生成的氧化产物为amol，则根据电子转移守恒可知1mol×（7－4）＝amol×（4－0），解得a=0.75。