例析化学试题中对高锰酸钾强氧化性的考查

王开山

高锰酸钾（KMnO4）为红紫色斜方晶系，呈粒状或针状结晶，有金属光泽.具有强氧化性，在酸性介质中一般被还原成Mn2+，碱性或中性介质中一般被还原为MnO2.与浓硫酸接触易发生爆炸，与有机物接触、摩擦、碰撞，因受热放出氧会引起燃烧.在中学化学中对其强氧化性的考查主要有以下四种方式.

一、在离子共存或离子方程式正误判断中查考

例1 下列实验设计及其对应的离子方程式均正确的是（ ）.

A.用FeCl3溶液腐蚀铜线路板：

Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+

B.Na2O2与H2O反应制备O2：

Na2O2+H2O2Na++2OH-+O2↑

C.将氯气溶于水制备次氯酸：

Cl2+H2O2H++Cl-+ClO-

D.用浓盐酸酸化的KMnO4溶液与H2O2反应，证明H2O2具有还原性：

2MnO-4+6H++5H2O2

2Mn2++5O2↑+8H2O

解析 B中元素不守恒，正确的离子方程式为：2Na2O2+2H2O4Na++4OH-+O2↑；C中的HClO是弱酸，不能拆成离子形式；D的离子方程式本身没有问题，但KMnO4的强氧化性能将浓盐酸氧化，不能实现证明H2O2具有还原性的目的（还原性：HCl>H2O2，HCl先反应），D错.

答案：A

例2 某强酸性溶液中，能大量共存的一组离子是（ ）.

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选项中Ba2+和SO2-4会生成BaSO4沉淀；B选项中AlO-2会与H+反应；C选项中I-与MnO-4在酸性溶液中会发生氧化还原反应.答案：D

二、在混合气体除杂问题中考查

可以利用高锰酸钾的强氧化性除去具有还原性的杂质气体.

例3 已知二氧化硫可使高锰酸钾溶液褪色，反应的化学方程式为：

5SO2+2KMnO4+2H2O

K2SO4+2MnSO4+2H2SO4

图1用如图1所示装置来验证浓硫酸与木炭在加热条件下反应的产物中含有SO2和CO2

（1）实验时，反应产生的气体应从

端通入； 从

端连接盛有澄清石灰水的实验装置（用“a”或“b”填空）.

（2）可观察到A瓶的溶液的现象

.

（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都能使澄清石灰水变浑浊，所以在检验CO2之前应先将SO2检验出来并除干净.A装置为检验SO2气体的装置，B装置为除去SO2的装置，C装置为检验SO2是否除尽的装置.当C瓶品红不褪色，说明SO2已经除干净，b口连接澄清石灰水的装置，以检验CO2.

答案：（1）a； b； （2）品红溶液褪色； 除去SO2； 检验SO2是否除尽.

三、在有机物鉴别中考查

中学化学中，能使酸性高锰酸钾溶液褪色的有机物类别主要有：

1.不饱和烃；2.苯的同系物；3.不饱和烃的衍生物； 4.醇类有机物；5.含醛基的有机物：醛、甲酸、甲酸酯、甲酸盐；6.石油产品（裂解气、裂化气、裂化石油）；7.天然橡胶.

例4 下列鉴别方法可行的是（ ）.

A.用氨水鉴别Al3+、Mg2+和Ag+

B.用Ba（NO3）2溶液鉴别Cl-、SO2-4和CO2-3

C.用核磁共振氢谱鉴别1-溴丙烷和2-溴丙烷

D.用KMnO4酸性溶液鉴别CH3CH=CHCH2OH和CH3CH2CH2CHO

解析 Al3+和Mg2+与氨水反应都只生成沉淀，不溶解，无法鉴别，故A错；SO2-4和CO2-3与Ba（NO3）2反应都生成白色沉淀，无法鉴别，故B错；1-溴丙烷有三种等效氢，其核磁共振谱有三个峰，而2-溴丙烷有两种等效氢原子，其核磁共振谱有两个峰，故可鉴别，C正确；碳碳双键、醛基都能被酸性KMnO4氧化，KMnO4溶液都退色，故无法鉴别.答案：C

例5 阿魏酸在食品、医药等方面有着广泛用途.一种合成阿魏酸的反应可表示为：

HOH3COCHO+H2CCOOHCOOHC5H5N△

香兰素 丙二酸

HOH3COCHCHCOOH+H2O+CO2↑

阿魏酸

下列说法正确的是（ ）.

A.可用酸性KMnO4溶液检测上述反应是否有阿魏酸生成

B.香兰素、阿魏酸均可与Na2CO3、NaOH溶液反应

C.通常条件下，香兰素、阿魏酸都能发生取代、加成、消去反应

D.与香兰素互为同分异构体，分子中有4种不同化学环境的氢，且能发生银镜反应的酚类化合物共有2种

解析 本题主要考查的是有机物的结构与性质.A项，能使酸性高锰酸钾溶液褪色的不仅有碳碳双键，酚羟基也能使其褪色；B项，酚羟基和羟基都可以与NaOH和Na2CO3反应；C项，它们都不能进行消去反应；D项，根据条件，其同分异构体为HOCH2OCHO和HOOCH2CHO.

答案：BD

四、在氧化还原反应滴定中考查

KMnO4法是以KMnO4标准溶液为滴定剂的氧化还原滴定法.

由于KMnO4在强酸性溶液中的氧化能力强，且生成的Mn2+接近无色，便于终点的观察，所以KMnO4滴定多在强酸性溶液中进行，所用的强酸是H2SO4，不能用HCl和HNO3.

高锰酸钾法的优点：氧化能力强，不需另加指示剂，应用范围广.

例6 抗击“非典”期间，过氧乙酸（CH3COOOH）是广为使用的消毒剂.它可由H2O2和冰醋酸反应制取，所以在过氧乙酸中常含有残留的H2O2.测定产品中过氧乙酸浓度c0.涉及下列反应：

①□MnO-4+□H2O2+□H+=□Mn2++□O2+□H2O

②H2O2+2I-+2H+=I2+2H2O

③CH3COOOH+2I-+2H+=CH3COOH+I2+H2O

请回答以下问题：

（1）配平反应①的离子方程式（配平系数填人以下方框内）：□MnO-4+□H2O2+□H+=□Mn2++□O2十□H2O

（2）用Na2S2O3标准溶液滴定I2时（反应④）选用的指示剂是

.

（3）取b0 mL待测液，用硫酸使溶液酸化，再用浓度为a1 mol·L-1的KMnO4标准溶滴定其中的H2O2，耗用的KMnO4体积为b1 mL（反应①，滴定过程中KMnO4不与过氧乙酸反应）.

另取b0 mL待测液，加入过量的KI，并用硫酸使溶液酸化，此时过氧乙酸和残留的H2O2都能跟KI反应生成I2（反应②和③）.再用浓度为a2 mol·L-1的Na2S2O3标准溶液滴定生成的I2，耗用Na2S2O3溶液体积为b2 mL.

请根据上述实验数据计算过氧乙酸的浓度（用含a1、a2、b0、b1、b2的代数式表示）.c0=

.

（4）为计算待测液中过氧乙酸的浓度c0，加入的KI的质量已过量但没有准确称量，是否影响测定结果

（填是或否）

解析 （1）（2）（4）略

（3）根据2MnO-4～5H2O2，可得H2O2的物质的量为5a1b12000 mol，会生成同量的I2.

根据2Na2S2O3～I2关系式，可得生成I2的总的物质的量为a2b22000 mol，那么根据方程式：

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

CH3COOOH的物质的量为（a2b22000-5a1b12000）mol

浓度为：

（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）