Question

【題目】將濃鹽酸滴入高錳酸鉀溶液中，產生黃綠色氣體，而溶液的紫紅色褪去。現有一氧化還原反應的體系，共有KCl、Cl2、濃H2SO4、H2O、KMnO4、MnSO4、K2SO4七種物質。完成下列填空：

(1)寫出一個包含上述七種物質的氧化還原反應方程式，配平并標出電子轉移方向和數目：___________________________。

(2)上述反應中，氧化劑是_____________，每轉移1 mol電子，生成Cl2_____ L（標準狀況）。

(3)在反應后的溶液中加入NaBiO3(不溶于冷水)，溶液又變為紫紅色，BiO3-反應后變為無色的Bi3+。寫出該實驗中涉及反應的離子反應方程式：_________________。

(4)根據以上實驗，寫出兩個反應中氧化劑、氧化產物的氧化性強弱順序__________。

(5)上述氧化還原反應體系中，屬于第三周期元素的簡單離子半徑由大到小的順序為________

(6)氯原子的最外層電子的軌道式為___________，氯原子核外有_______不同運動狀態的電子。

Answer 1

【答案】 KMnO4 11.2 2Mn2++5NaBiO3+14H+=2MnO4-+5Na++5Bi3++7H2O NaBiO3>KMnO4>Cl2 S2->Cl- 17

【解析】

(1)由濃鹽酸滴入高錳酸鉀溶液中，產生黃綠色氣體，而溶液的紫紅色褪去，則高錳酸鉀具有氧化性，則還原反應為KMnO4→MnSO4，則在給出的物質中Cl元素的化合價升高，則氧化反應為KCl→Cl2，然后根據元素守恒來書寫氧化還原反應；

(2)在氧化還原反應中，得電子化合價降低的反應物是氧化劑，根據氧化劑和轉移電子之間的關系計算；

(3)在反應后的溶液中加入NaBiO3(不溶于冷水)，溶液又變為紫紅色，說明Mn2+被氧化變為MnO4-，BiO3-發生反應得到電子后變為無色的Bi3+，據此寫出離子方程式；

(4)在自發進行的氧化還原反應中，氧化劑的氧化性大于氧化產物的氧化性；

(5)上述氧化還原反應體系中，屬于第三周期元素有S、Cl，根據離子半徑大小比較方法判斷；

(6)根據構造原理可知氯原子的核外電子排布式，任何一個原子核外沒有運動狀態完全相同的電子存在；結合原子盡可能成單排列，而且自旋方向相同書寫Cl原子最外層電子的軌道式。

(1)由題意可知，高錳酸鉀具有氧化性，則還原反應為KMnO4→MnSO4，則在給出的物質中Cl元素的化合價升高，則氧化反應為KCl→Cl2，則反應為KMnO4+KCl+H2SO4→MnSO4+K2SO4+Cl2↑+H2O，由電子守恒及原子守恒可得配平后的化學反應為；

(2)2KMnO4+10KCl+8H2SO4=2MnSO4+6K2SO4+5Cl2↑+8H2O中，錳元素的化合價由+7變為+2，所以高錳酸鉀是氧化劑，2 mol氧化劑在反應中得到電子的物質的量=2 mol×(7-2)=10 mol，每轉移1 mol電子，生成Cl2是0.5 mol，其在標準狀況下的體積為V(Cl2)=0.5 mol×22.4 L/mol=11.2 L；

(3)如果在反應后的溶液中加入NaBiO3，溶液又變紫紅色，是因NaBiO3具有強氧化性(比KMnO4氧化性強)，將Mn2+氧化為MnO4-，BiO3-得到電子被還原變為無色的Bi3+，根據電子守恒、電荷守恒及原子守恒，可得該反應的離子方程式為：2Mn2++5NaBiO3+14H+=2MnO4-+5Na++5Bi3++7H2O；

(4)在反應2KMnO4+10KCl+8H2SO4=2MnSO4+6K2SO4+5Cl2↑+8H2O中，物質的氧化性：KMnO4>Cl2；在反應2Mn2++5NaBiO3+14H+=2MnO4-+5Na++5Bi3++7H2O中，物質的氧化性：NaBiO3>KMnO4，所以氧化性強弱順序是：NaBiO3>KMnO4>Cl2；

(5)上述氧化還原反應體系中，屬于第三周期元素有硫和氯，S2-、Cl-核外電子排布都是2、8、8，電子層結構相同，由于核電荷數Cl>S，核電荷數越大，離子的半徑就越小，所以其簡單離子半徑：S2->Cl-；

(6)Cl是17號元素，核外電子排布式是1s22s22p63s23p5，可見Cl原子最外層有7個電子，氯原子的最外層電子的軌道式為，氯原子核外有17不同運動狀態的電子。