高一時別人問我的，一直不太會做，請諸位幫忙~謝了！將0.04mol KMnO4固體加熱一段時間后，生成a mol一種單質(zhì)氣體，在加熱后的殘留固體物質(zhì)中加入足量的濃HCl，充分反應(yīng)后，又生成b mol另一種單質(zhì)氣體，設(shè)Mn元素全部以 Mn2+存在于溶液中，試問：（1）a+b的最小值_______.（2）若a+b=0.09 時，KMnO4 加熱后的各成分的物質(zhì)的量分別是_______;此時KMnO4的分解率是______.
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（1）0.04mol KMnO4 在反應(yīng)中得到的電子總數(shù)為：0.04*（7-2）= 0.2 mol生成1摩氧氣要失去4摩電子，生成1摩氯氣要失去2摩電子。4a + 2 b = 0.2 ， a + b = 0.1 - a 由 2 KMnO4 —→ K2MnO4 ＋ MnO2 ＋ O2 可知：a≤0.02所以 ， a + b≥0.1-0.02，它的最小值為：0.08（2）a+b=0.09 時，a = 0.01n（K2MnO4）= n（MnO2）= n（O2）= 0.01（mol）此時KMnO4的分解率 = 0.01*2/0.04 = 50%
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此題有兩種解法，一種按反應(yīng)方程式，解出反應(yīng)生成的各物質(zhì)的量；一種按總反應(yīng)過程得失電子守恒。方法1：（1）首先，寫出第一步反應(yīng)方程式： 2KMnO4 —→ K2MnO4 ＋ MnO2 ＋ O2 反應(yīng)開始時： 0。04 molKMnO4； 0molK2MnO4； 0mol MnO2； 0mol O2反應(yīng)結(jié)束時：(0。04－2a)molKMnO4； a molK2MnO4； amol MnO2； amol O2然后，寫出第二步反應(yīng)方程式：（共有三個反應(yīng)方程式） 2KMnO4＋16HCl —→ 2KCl ＋2MnCl2 ＋ 5Cl2 ＋ 8H2O 反應(yīng)開始時：(0。04－2a)molKMnO4； 0molCl2 反應(yīng)結(jié)束時：0 molKMnO4； 5(0。04－2a)/2 molCl2 K2MnO4＋8HCl—→ MnCl2 ＋ 2KCl ＋ 2Cl2 ＋ 4 H2O 反應(yīng)開始時： a molK2MnO4；0 molCl2反應(yīng)結(jié)束時： 0 molK2MnO4；2a mol Cl2 MnO2 ＋ 4HCl —→ MnCl2 ＋ Cl2 ＋ 2H2O反應(yīng)開始時： a molMnO2；0 molCl2反應(yīng)結(jié)束時： 0 molMnO2；a mol Cl2 由題已知生成氯氣的物質(zhì)的量為bmol，所以：b＝5×(0。04－2a)＋2a＋a＝0。1－2a所以 a＋b＝0。1－a ①所以當(dāng)?shù)谝徊礁咤i酸鉀完全反應(yīng)時，a有最大值為0。02mol，a＋b有最小值為 0。08 mol（2）當(dāng)a＋b為 0。09時，由①式可解出 a等于0。01 mol，此時：KMnO4的物質(zhì)的量為0。02mol，K2MnO4的物質(zhì)的量為0。01mol，MnO2的物質(zhì)的量為0。01mol， O2的物質(zhì)的量為0。01mol。KMnO4的分解率為50% 。方法二：（1）分析反應(yīng)過程生成的中間產(chǎn)物及最終產(chǎn)物的電子得失情況KMnO4受熱分解成K2MnO4、MnO2、O2；而KMnO4、K2MnO4、MnO2與HCl反應(yīng)都有氯氣Cl2生成，在反應(yīng)過程中： 一個錳離子由正七價到正二價，得到了5個電子 兩個氧離子生成一個氧分子，失去了4個電子 兩個氯離子生成一個氯分子，失去了2個電子由題已知高錳酸鉀的物質(zhì)的量為0。04mol、生成氧氣的物質(zhì)的量為amol、氯氣的物質(zhì)的量為bmol，反應(yīng)過程得失電子守恒： 0。04×5＝a×４＋ｂ×２ b＝0。1－2a所以 a＋b＝0。1－a ① 所以當(dāng)?shù)谝徊礁咤i酸鉀完全反應(yīng)時，a有最大值為0。02mol，a＋b有最小值為 0。08 mol（2）當(dāng)a＋b為 0。09時，由①式可解出 a等于0。01 mol 2KMnO4 —→ K2MnO4 ＋ MnO2 ＋ O2 此時：KMnO4的物質(zhì)的量為0。02mol，K2MnO4的物質(zhì)的量為0。01mol，MnO2的物質(zhì)的量為0。01mol， O2的物質(zhì)的量為0。01mol。KMnO4的分解率為50% 。。