Question

13．高錳酸鉀是錳的重要化合物和常用的氧化劑．以下是工業(yè)上用軟錳礦（主要成份MnO₂）制備高錳酸鉀的流程圖．

（1）KMnO₄稀溶液是一種常用的消毒劑．其消毒機(jī)理與下列BD（填序號(hào)）物質(zhì)相似．
A．75%酒精 B．雙氧水 C．苯酚 D．84消毒液（NaClO溶液）
（2）軟錳礦粉碎的目的增大反應(yīng)物接觸面積，加快反應(yīng)速率，使反應(yīng)物反應(yīng)完全．寫(xiě)出MnO₂、KOH的熔融混合物中通入空氣時(shí)發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式：2MnO₂+4KOH+O₂=2K₂MnO₄+2H₂O．
（3）該生產(chǎn)中需要純凈的CO₂氣體．若實(shí)驗(yàn)室要直接制備出純凈的CO₂，所需試劑最好選擇cd（選填代號(hào)）．
a．石灰石 b．稀HCl c．稀H₂SO₄ d．純堿
所需氣體發(fā)生裝置是A（選填代號(hào)）．

（4）上述流程中反應(yīng)②：向K₂MnO₄溶液中通入CO₂以制備KMnO₄，該反應(yīng)中的還原劑是：K₂MnO₄．
（5）上述流程中可以循環(huán)使用的物質(zhì)有Ca（OH）₂、CO₂、MnO₂和KOH（寫(xiě)化學(xué)式）．
（6）若不考慮物質(zhì)循環(huán)與制備過(guò)程中的損失，則每1mol MnO₂可制得$\frac{2}{3}$或0.67mol KMnO₄．

Answer 1

分析 由工藝流程轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，MnO₂、KOH的熔融混合物中通入空氣時(shí)發(fā)生反應(yīng)生成K₂MnO₄，向K₂MnO₄溶液中通入CO₂制備KMnO₄、還生成K₂CO₃、MnO₂，通過(guò)過(guò)濾，分離出二氧化錳，濾液中含KMnO₄和K₂CO₃，根據(jù)KMnO₄和K₂CO₃在溶解性上不同采用蒸發(fā)結(jié)晶的方式可分離出高錳酸鉀和碳酸鉀，對(duì)粗高錳酸鉀進(jìn)行重結(jié)晶、干燥得到純凈的高錳酸鉀；向碳酸鉀溶液中加入石灰生成碳酸鈣和氫氧化鉀，據(jù)此答題．

解答 解：由工藝流程轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，MnO₂、KOH的熔融混合物中通入空氣時(shí)發(fā)生反應(yīng)生成K₂MnO₄，向K₂MnO₄溶液中通入CO₂制備KMnO₄、還生成K₂CO₃、MnO₂，通過(guò)過(guò)濾，分離出二氧化錳，濾液中含KMnO₄和K₂CO₃，根據(jù)KMnO₄和K₂CO₃在溶解性上不同采用蒸發(fā)結(jié)晶的方式可分離出高錳酸鉀和碳酸鉀，對(duì)粗高錳酸鉀進(jìn)行重結(jié)晶、干燥得到純凈的高錳酸鉀；向碳酸鉀溶液中加入石灰生成碳酸鈣和氫氧化鉀，
（1）高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，常常利用高錳酸鉀的強(qiáng)氧化性進(jìn)行消毒．
A、75%酒精是通過(guò)酒精滲透到細(xì)菌體內(nèi)，使細(xì)菌蛋白質(zhì)凝固（變性），從而殺死細(xì)菌，故A錯(cuò)誤；
B、雙氧水具有強(qiáng)氧化性，常常利用雙氧水的強(qiáng)氧化性進(jìn)行殺菌消毒，故B正確；
C、苯酚是通過(guò)滲透到細(xì)菌體內(nèi)，使細(xì)菌蛋白質(zhì)凝固（變性），從而殺死細(xì)菌，故C錯(cuò)誤；
D、NaClO溶液中次氯酸鈉具有強(qiáng)氧化性，常常利用次氯酸鈉的強(qiáng)氧化性進(jìn)行殺菌消毒，故D正確；故選BD；
（2）軟錳礦粉碎的目的是增大反應(yīng)物接觸面積，加快反應(yīng)速率，使反應(yīng)物反應(yīng)完全，根據(jù)題意MnO₂、KOH與氧氣反應(yīng)生成K₂MnO₄，即MnO₂被氧氣氧化，反應(yīng)方程式為2MnO₂+4KOH+O₂=2K₂MnO₄+2H₂O，
故答案為：增大反應(yīng)物接觸面積，加快反應(yīng)速率，使反應(yīng)物反應(yīng)完全；2MnO₂+4KOH+O₂=2K₂MnO₄+2H₂O；
（3）實(shí)驗(yàn)室要直接制備出純凈的CO₂，不能用鹽酸，因?yàn)辂}酸可揮發(fā)出氯化氫而使氯氣不純，則酸選硫酸，而與硫酸反應(yīng)的碳酸鹽不能用碳酸鈣，所以所需試劑最好選擇硫酸和碳酸鈉，故選cd，純堿是粉末狀的固體，不能利用啟普發(fā)生器，B是加熱裝置，因此裝置選A，
故答案為：cd；A；
（4）根據(jù)2CO₂+3K₂MnO₄=2KMnO₄+2K₂CO₃+MnO₂↓，知K₂MnO₄既是還原劑又是氧化劑，
故答案為：K₂MnO₄；
（5）制備中利用的原料，在轉(zhuǎn)化過(guò)程中又生成的可以循環(huán)利用，根據(jù)流程知可循環(huán)的物質(zhì)還有MnO₂、KOH，
故答案為：MnO₂、KOH；
（6）錳酸鉀和二氧化碳反應(yīng)的方程式為 3K₂MnO₄+2CO₂=2KMnO₄+MnO₂+2K₂CO₃，根據(jù)方程式知，1molK₂MnO₄和二氧化碳反應(yīng)生成$\frac{2}{3}$mol或0.67molKMnO₄，
故答案為：$\frac{2}{3}$或0.67．

點(diǎn)評(píng) 本題考查常見(jiàn)氧化劑與還原劑、氧化還原反應(yīng)、化學(xué)計(jì)算和對(duì)工藝流程的理解、閱讀題目獲取信息的能力等，解答本題時(shí)要充分理解圖中提供的信息，只有理解了圖中信息才能對(duì)問(wèn)題做出正確的判斷，題目難度中等．