例析化學試題中對高錳酸鉀強氧化性的考查

王開山

高錳酸鉀（KMnO4）為紅紫色斜方晶系，呈粒狀或針狀結晶，有金屬光澤.具有強氧化性，在酸性介質中一般被還原成Mn2+，堿性或中性介質中一般被還原為MnO2.與濃硫酸接觸易發生爆炸，與有機物接觸、摩擦、碰撞，因受熱放出氧會引起燃燒.在中學化學中對其強氧化性的考查主要有以下四種方式.

一、在離子共存或離子方程式正誤判斷中查考

例1 下列實驗設計及其對應的離子方程式均正確的是（ ）.

A.用FeCl3溶液腐蝕銅線路板：

Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+

B.Na2O2與H2O反應制備O2：

Na2O2+H2O2Na++2OH-+O2↑

C.將氯氣溶于水制備次氯酸：

Cl2+H2O2H++Cl-+ClO-

D.用濃鹽酸酸化的KMnO4溶液與H2O2反應，證明H2O2具有還原性：

2MnO-4+6H++5H2O2

2Mn2++5O2↑+8H2O

解析 B中元素不守恒，正確的離子方程式為：2Na2O2+2H2O4Na++4OH-+O2↑；C中的HClO是弱酸，不能拆成離子形式；D的離子方程式本身沒有問題，但KMnO4的強氧化性能將濃鹽酸氧化，不能實現證明H2O2具有還原性的目的（還原性：HCl>H2O2，HCl先反應），D錯.

答案：A

例2 某強酸性溶液中，能大量共存的一組離子是（ ）.

A.Ba2+、Al3+、SO2-4、NO-3 B.Na+、AlO-2、K+、SO2-4

C.I-、K+、Na+、MnO-4D.NH+4、NO-3、Fe3+、Cl-

解析 A選項中Ba2+和SO2-4會生成BaSO4沉淀；B選項中AlO-2會與H+反應；C選項中I-與MnO-4在酸性溶液中會發生氧化還原反應.答案：D

二、在混合氣體除雜問題中考查

可以利用高錳酸鉀的強氧化性除去具有還原性的雜質氣體.

例3 已知二氧化硫可使高錳酸鉀溶液褪色，反應的化學方程式為：

5SO2+2KMnO4+2H2O

K2SO4+2MnSO4+2H2SO4

圖1用如圖1所示裝置來驗證濃硫酸與木炭在加熱條件下反應的產物中含有SO2和CO2

（1）實驗時，反應產生的氣體應從

端通入； 從

端連接盛有澄清石灰水的實驗裝置（用“a”或“b”填空）.

（2）可觀察到A瓶的溶液的現象

.

（3）B瓶溶液的作用是

.

（4）C瓶溶液的作用是

.

解析 由于SO2和CO2都能使澄清石灰水變渾濁，所以在檢驗CO2之前應先將SO2檢驗出來并除干凈.A裝置為檢驗SO2氣體的裝置，B裝置為除去SO2的裝置，C裝置為檢驗SO2是否除盡的裝置.當C瓶品紅不褪色，說明SO2已經除干凈，b口連接澄清石灰水的裝置，以檢驗CO2.

答案：（1）a； b； （2）品紅溶液褪色； 除去SO2； 檢驗SO2是否除盡.

三、在有機物鑒別中考查

中學化學中，能使酸性高錳酸鉀溶液褪色的有機物類別主要有：

1.不飽和烴；2.苯的同系物；3.不飽和烴的衍生物； 4.醇類有機物；5.含醛基的有機物：醛、甲酸、甲酸酯、甲酸鹽；6.石油產品（裂解氣、裂化氣、裂化石油）；7.天然橡膠.

例4 下列鑒別方法可行的是（ ）.

A.用氨水鑒別Al3+、Mg2+和Ag+

B.用Ba（NO3）2溶液鑒別Cl-、SO2-4和CO2-3

C.用核磁共振氫譜鑒別1-溴丙烷和2-溴丙烷

D.用KMnO4酸性溶液鑒別CH3CH=CHCH2OH和CH3CH2CH2CHO

解析 Al3+和Mg2+與氨水反應都只生成沉淀，不溶解，無法鑒別，故A錯；SO2-4和CO2-3與Ba（NO3）2反應都生成白色沉淀，無法鑒別，故B錯；1-溴丙烷有三種等效氫，其核磁共振譜有三個峰，而2-溴丙烷有兩種等效氫原子，其核磁共振譜有兩個峰，故可鑒別，C正確；碳碳雙鍵、醛基都能被酸性KMnO4氧化，KMnO4溶液都退色，故無法鑒別.答案：C

例5 阿魏酸在食品、醫藥等方面有著廣泛用途.一種合成阿魏酸的反應可表示為：

HOH3COCHO+H2CCOOHCOOHC5H5N△

香蘭素 丙二酸

HOH3COCHCHCOOH+H2O+CO2↑

阿魏酸

下列說法正確的是（ ）.

A.可用酸性KMnO4溶液檢測上述反應是否有阿魏酸生成

B.香蘭素、阿魏酸均可與Na2CO3、NaOH溶液反應

C.通常條件下，香蘭素、阿魏酸都能發生取代、加成、消去反應

D.與香蘭素互為同分異構體，分子中有4種不同化學環境的氫，且能發生銀鏡反應的酚類化合物共有2種

解析 本題主要考查的是有機物的結構與性質.A項，能使酸性高錳酸鉀溶液褪色的不僅有碳碳雙鍵，酚羥基也能使其褪色；B項，酚羥基和羥基都可以與NaOH和Na2CO3反應；C項，它們都不能進行消去反應；D項，根據條件，其同分異構體為HOCH2OCHO和HOOCH2CHO.

答案：BD

四、在氧化還原反應滴定中考查

KMnO4法是以KMnO4標準溶液為滴定劑的氧化還原滴定法.

由于KMnO4在強酸性溶液中的氧化能力強，且生成的Mn2+接近無色，便于終點的觀察，所以KMnO4滴定多在強酸性溶液中進行，所用的強酸是H2SO4，不能用HCl和HNO3.

高錳酸鉀法的優點：氧化能力強，不需另加指示劑，應用范圍廣.

例6 抗擊“非典”期間，過氧乙酸（CH3COOOH）是廣為使用的消毒劑.它可由H2O2和冰醋酸反應制取，所以在過氧乙酸中常含有殘留的H2O2.測定產品中過氧乙酸濃度c0.涉及下列反應：

①□MnO-4+□H2O2+□H+=□Mn2++□O2+□H2O

②H2O2+2I-+2H+=I2+2H2O

③CH3COOOH+2I-+2H+=CH3COOH+I2+H2O

請回答以下問題：

（1）配平反應①的離子方程式（配平系數填人以下方框內）：□MnO-4+□H2O2+□H+=□Mn2++□O2十□H2O

（2）用Na2S2O3標準溶液滴定I2時（反應④）選用的指示劑是

.

（3）取b0 mL待測液，用硫酸使溶液酸化，再用濃度為a1 mol·L-1的KMnO4標準溶滴定其中的H2O2，耗用的KMnO4體積為b1 mL（反應①，滴定過程中KMnO4不與過氧乙酸反應）.

另取b0 mL待測液，加入過量的KI，并用硫酸使溶液酸化，此時過氧乙酸和殘留的H2O2都能跟KI反應生成I2（反應②和③）.再用濃度為a2 mol·L-1的Na2S2O3標準溶液滴定生成的I2，耗用Na2S2O3溶液體積為b2 mL.

請根據上述實驗數據計算過氧乙酸的濃度（用含a1、a2、b0、b1、b2的代數式表示）.c0=

.

（4）為計算待測液中過氧乙酸的濃度c0，加入的KI的質量已過量但沒有準確稱量，是否影響測定結果

（填是或否）

解析 （1）（2）（4）略

（3）根據2MnO-4～5H2O2，可得H2O2的物質的量為5a1b12000 mol，會生成同量的I2.

根據2Na2S2O3～I2關系式，可得生成I2的總的物質的量為a2b22000 mol，那么根據方程式：

CH3COOOH+2I-+2H+CH3COOH+I2+H2O

CH3COOOH的物質的量為（a2b22000-5a1b12000）mol

濃度為：

（a2b22000-5a1b12000）mol/b01000=a2b2-5a1b12b0mol.

答案：（1）2MnO-4+5H2O2+6H+2Mn2++5O2+8H2O

（2）淀粉溶液 （3） a2b2-5a1b12b0 （4）否

（收稿日期：2015-10-13）