Question

【題目】高錳酸鉀在飲用水和工業(yè)污水處理領(lǐng)域的消費(fèi)增長較快。實(shí)驗室可用軟錳礦(主要成分為MnO2)為原料制備高錳酸鉀。其部分流程如下：

已知：墨綠色浸出液的成分為K2MnO4、KCl溶液

回答下列問題：

（1）實(shí)驗中采用鐵坩堝而不是瓷坩堝的原因是：（用化學(xué)反應(yīng)方程式表示）___________________________________________________。

（2）寫出生成K2MnO4和KCl反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________________；通入CO2，可使MnO42-發(fā)生反應(yīng)，生成MnO及MnO2。若通入CO2太多，則在加熱濃縮時，會有__________________晶體和KMnO4晶體一起析出。

（3）在加熱、濃縮、烘干的過程中溫度不宜過高，其原因是（用化學(xué)反應(yīng)方程式表示）_________________________；過濾用到的玻璃儀器有燒杯、_________、_______；加熱時用玻璃棒不斷攪拌溶液的目的是_______________________________________；洗滌KMnO4晶體用冷水洗滌較好的原因是_______________________________________。

（4）計算12.25 g KClO3固體經(jīng)過上述轉(zhuǎn)化，最多可制得KMnO4的質(zhì)量為___________(結(jié)果保留一位小數(shù))。（相對原子質(zhì)量：K—39 Cl—35.5 O—16 Mn—55）

Answer 1

【答案】 SiO2＋2KOH K2SiO3＋H2O KClO3＋3MnO2＋6KOH 3K2MnO4＋KCl＋3H2O KHCO3 2KMnO4 O2↑＋MnO2＋K2MnO4 漏斗 玻璃棒 受熱均勻利于蒸發(fā)溶劑 減少高錳酸鉀的溶解 31.6 g

【解析】(1)坩堝原料含有SiO2，在高溫下，瓷坩堝可以和KOH發(fā)生反應(yīng)SiO2+2KOHK2SiO3+H2O，腐蝕瓷坩堝，故不能使用瓷坩堝，而使用鐵坩堝，故答案為：SiO2+2KOHK2SiO3+H2O；

(2)由題意可知，KOH、KClO3、MnO2共熔制得綠色溶液中含有K2MnO4，KCl，由元素守恒可知，還會生成H2O，反應(yīng)方程式為：KClO3+3MnO2+6KOHKCl+3K2MnO4+3H2O，

由工藝流程可知，通入CO2，可以使MnO42-發(fā)生歧化反應(yīng)生成MnO4-和MnO2，根據(jù)元素守恒可知，會生成K2CO3，若通入CO2太多會生成KHCO3，會有KHCO3晶體和KMnO4晶體一起析出，故答案為：KClO3+3MnO2+6KOHKCl+3K2MnO4+3H2O；KHCO3；

(3)溫度過高KMnO4發(fā)生分解反應(yīng)：2KMnO4O2↑+MnO2+K2MnO4，故在加熱、濃縮、烘干的過程中溫度不宜過高；過濾用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、漏斗；加熱時用玻璃棒不斷攪拌，受熱均勻利于蒸發(fā)溶劑，防止液體飛濺；洗滌KMnO4晶體用冷水洗滌，降低溶解度，減少因溶解導(dǎo)致的損失，故答案為：2KMnO4O2↑+MnO2+K2MnO4；玻璃棒、漏斗；受熱均勻利于蒸發(fā)溶劑；減少高錳酸鉀的溶解；

(4)生成K2MnO4的反應(yīng)為：KClO3+3MnO2+6KOH KCl+3K2MnO4+3H2O，通入二氧化碳時，MnO42-→MnO4-，MnO42-→MnO2，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒2n(MnO2)=n(MnO4-)，根據(jù)錳元素守恒可知，轉(zhuǎn)化KMnO4的MnO42-占，可得關(guān)系式：KClO3～3K2MnO4～2KMnO4，設(shè)12.25g KClO3固體經(jīng)過上述轉(zhuǎn)化，最多可制得KMnO4的質(zhì)量為x，則：

KClO3～3K2MnO4～2KMnO4

122.5 316

12.25g x

所以x==31.6g故答案為：31.6。