Question

15．高錳酸鉀在實驗室和工農業(yè)生產中有廣泛的用途，實驗室以二氧化錳為主要原料制備高錳酸鉀，其部分流程如圖：

（已知錳酸鉀為墨綠色固體、高錳酸鉀為紫黑色固體）
（1）在操作①和②中，MnO₂ 是該反應的還原劑（“氧化劑”或“還原劑”）；第①步加熱熔融時應選用的儀器是A：A．鐵坩堝   B．瓷坩堝    C．石英坩堝
（2）為提高第③步的浸出速率，可采取的措施有將熔融物粉碎、不斷攪拌、適當加熱（寫出兩項即可）．
（3）第④步通人適量CO₂，發(fā)生反應生成MnO₄^-和MnO₂和碳酸鹽，則發(fā)生反應的離子方程式為3MnO₄^2-+2CO₂=2MnO₄^-+MnO₂↓+2CO₃^2-．
（4）第⑥步加熱濃縮至液面有細小晶體析出時，停止加熱，冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥．干燥過程中，溫度不宜過高，其原因是2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑（用化學方程式表示）；所得晶體中可能含有的可溶性雜質的化學式為K₂MnO₄、K₂CO₃．
（5）H₂O₂和KMnO₄都是常用的強氧化劑，若向H₂O₂溶液中滴加酸性高錳酸鉀溶液，則酸性高錳酸鉀溶液會褪色，寫出該反應的離子方程式：2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+5O₂↑+8H₂O．

Answer 1

分析 在堿性條件下氯酸鉀與二氧化錳加熱熔融發(fā)生氧化還原反應，二氧化錳被氧化成錳酸鉀，溶于水得墨綠色K₂MnO₄溶液，K₂MnO₄溶液中通入CO₂使MnO₄^2-發(fā)生歧化反應，生成MnO₄^-和MnO₂，趁熱過濾除去二氧化錳，得高錳酸鉀溶液，冷卻結晶得高錳酸鉀晶體，
（1）由題意可知，KOH、KClO₃、MnO₂共熔制得綠色K₂MnO₄，發(fā)生反應方程式為KClO₃+3MnO₂+6KOH $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$KCl+3K₂MnO₄+3H₂O，根據化合價判斷，熔融固體需要用鐵坩堝熔融，石英坩堝和瓷坩堝原料含有SiO₂，能和堿反應，高溫下與KOH發(fā)生反應；
（2）攪拌、適當升溫、將廢渣碾細成粉末可加快反應速率等均可加快反應速率；
（3）根據流程分析可知，CO₂使MnO₄^2-發(fā)生歧化反應，生成MnO₄^-和MnO₂，根據電荷守恒和元素守恒可書寫離子方程式；
（4）KMnO₄在加熱的條件下會發(fā)生分解反應；第④步通人適量CO₂的過程中溶液中有碳酸鉀產生，另外溶液中有可以朋部分錳酸鉀未完全發(fā)生歧化反應，據此判斷雜質；
（5）向H₂O₂溶液中滴加酸性高錳酸鉀溶液．則酸性高錳酸鉀溶液會褪色說明高錳酸鉀做氧化劑氧化過氧化氫為氧氣，依據電子守恒和原子守恒分析配平書寫離子方程式．

解答 解：在堿性條件下氯酸鉀與二氧化錳加熱熔融發(fā)生氧化還原反應，二氧化錳被氧化成錳酸鉀，溶于水得墨綠色K₂MnO₄溶液，K₂MnO₄溶液中通入CO₂使MnO₄^2-發(fā)生歧化反應，生成MnO₄^-和MnO₂，趁熱過濾除去二氧化錳，得高錳酸鉀溶液，冷卻結晶得高錳酸鉀晶體，
（1）由題意可知，KOH、KClO₃、MnO₂共熔制得綠色K₂MnO₄，發(fā)生反應方程式為KClO₃+3MnO₂+6KOH $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$KCl+3K₂MnO₄+3H₂O，所以二氧化錳作還原劑，熔融固體需要用鐵坩堝熔融，石英坩堝和瓷坩堝原料含有SiO₂，能和堿反應，高溫下與KOH發(fā)生反應，故選A，
故答案為：還原劑；A；
（2）攪拌、適當升溫、將廢渣碾細成粉末可加快反應速率等均可加快反應速率，所以為提高第③步的浸出速率，可采取的措施有將熔融物粉碎、不斷攪拌、適當加熱等，
故答案為：將熔融物粉碎、不斷攪拌、適當加熱；
（3）根據流程分析可知，CO₂使MnO₄^2-發(fā)生歧化反應，生成MnO₄^-和MnO₂，反應的離子方程式為3MnO₄^2-+2CO₂=2MnO₄^-+MnO₂↓+2CO₃^2-，
故答案為：3MnO₄^2-+2CO₂=2MnO₄^-+MnO₂↓+2CO₃^2-；
（4）KMnO₄在加熱的條件下會發(fā)生分解反應，反應的方程式為2KMnO₄ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，第④步通人適量CO₂的過程中溶液中有碳酸鉀產生，另外溶液中有可以朋部分錳酸鉀未完全發(fā)生歧化反應，所以所得晶體中可能含有的可溶性雜質為 K₂MnO₄、K₂CO₃，
故答案為：2KMnO₄ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑； K₂MnO₄、K₂CO₃；
（5）向H₂O₂溶液中滴加酸性高錳酸鉀溶液．則酸性高錳酸鉀溶液會褪色說明高錳酸鉀做氧化劑氧化過氧化氫為氧氣，反應的離子方程式為2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+5O₂↑+8H₂O，
故答案為：2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+5O₂↑+8H₂O．

點評 本題考查學生對工藝流程的理解、閱讀獲取信息能力、物質推斷、氧化還原反應、工藝條件的控制等，題目難度中等，是對所學知識的綜合運用與能力的考查，需要學生具備扎實的基礎知識與綜合運用知識、信息進行解決問題的能力．