Question

15．高錳酸鉀在實(shí)驗(yàn)室和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有廣泛的用途，實(shí)驗(yàn)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(yīng)的還原劑（“氧化劑”或“還原劑”）；第①步加熱熔融時(shí)應(yīng)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(dāng)加熱（寫(xiě)出兩項(xiàng)即可）．
（3）第④步通人適量CO₂，發(fā)生反應(yīng)生成MnO₄^-和MnO₂和碳酸鹽，則發(fā)生反應(yīng)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(xì)小晶體析出時(shí)，停止加熱，冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥．干燥過(guò)程中，溫度不宜過(guò)高，其原因是2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑（用化學(xué)方程式表示）；所得晶體中可能含有的可溶性雜質(zhì)的化學(xué)式為K₂MnO₄、K₂CO₃．
（5）H₂O₂和KMnO₄都是常用的強(qiáng)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(huì)褪色，寫(xiě)出該反應(yīng)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(yīng)，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(yīng)，生成MnO₄^-和MnO₂，趁熱過(guò)濾除去二氧化錳，得高錳酸鉀溶液，冷卻結(jié)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(yīng)方程式為KClO₃+3MnO₂+6KOH $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$KCl+3K₂MnO₄+3H₂O，根據(jù)化合價(jià)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(yīng)，高溫下與KOH發(fā)生反應(yīng)；
（2）攪拌、適當(dāng)升溫、將廢渣碾細(xì)成粉末可加快反應(yīng)速率等均可加快反應(yīng)速率；
（3）根據(jù)流程分析可知，CO₂使MnO₄^2-發(fā)生歧化反應(yīng)，生成MnO₄^-和MnO₂，根據(jù)電荷守恒和元素守恒可書(shū)寫(xiě)離子方程式；
（4）KMnO₄在加熱的條件下會(huì)發(fā)生分解反應(yīng)；第④步通人適量CO₂的過(guò)程中溶液中有碳酸鉀產(chǎn)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(yīng)，據(jù)此判斷雜質(zhì)；
（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(huì)褪色說(shuō)明高錳酸鉀做氧化劑氧化過(guò)氧化氫為氧氣，依據(jù)電子守恒和原子守恒分析配平書(shū)寫(xiě)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(yīng)，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(yīng)，生成MnO₄^-和MnO₂，趁熱過(guò)濾除去二氧化錳，得高錳酸鉀溶液，冷卻結(jié)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(yīng)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(yīng)，高溫下與KOH發(fā)生反應(yīng)，故選A，
故答案為：還原劑；A；
（2）攪拌、適當(dāng)升溫、將廢渣碾細(xì)成粉末可加快反應(yīng)速率等均可加快反應(yīng)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(dāng)加熱等，
故答案為：將熔融物粉碎、不斷攪拌、適當(dāng)加熱；
（3）根據(jù)流程分析可知，CO₂使MnO₄^2-發(fā)生歧化反應(yīng)，生成MnO₄^-和MnO₂，反應(yīng)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(huì)發(fā)生分解反應(yīng)，反應(yīng)的方程式為2KMnO₄ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，第④步通人適量CO₂的過(guò)程中溶液中有碳酸鉀產(chǎn)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(yīng)，所以所得晶體中可能含有的可溶性雜質(zhì)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(huì)褪色說(shuō)明高錳酸鉀做氧化劑氧化過(guò)氧化氫為氧氣，反應(yīng)的離子方程式為2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+5O₂↑+8H₂O，
故答案為：2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+5O₂↑+8H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生對(duì)工藝流程的理解、閱讀獲取信息能力、物質(zhì)推斷、氧化還原反應(yīng)、工藝條件的控制等，題目難度中等，是對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用與能力的考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)與綜合運(yùn)用知識(shí)、信息進(jìn)行解決問(wèn)題的能力．