Question

13．實(shí)驗(yàn)室用MnO₂、KOH及KClO₃為原料制取高錳酸鉀的實(shí)驗(yàn)流程如圖1：
（1）熔融時(shí)需用鐵坩堝和鐵制攪拌棒而不能用玻璃儀器，其原因是在高溫下，瓷坩堝可以和KOH發(fā)生反應(yīng)SiO₂+2KOH═K₂SiO₃+H₂O，腐蝕瓷坩堝．
（2）熔融時(shí)，MnO₂轉(zhuǎn)化為K₂MnO₄，KClO₃轉(zhuǎn)化為KCl，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為KClO₃+3MnO₂+6KOH$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ KCl+3K₂MnO₄+3H₂O．
（3）幾種物質(zhì)的溶解度曲線如圖2所示．
①歧化時(shí)，通入CO₂至pH為10～11，K₂MnO₄綠色溶液轉(zhuǎn)化為KMnO₄和MnO₂．其反應(yīng)的離子方程式為3MnO₄^2-+2CO₂=2MnO₄^-+MnO₂↓+2CO₃^2-．
②歧化時(shí)不能通入過量CO₂的原因是二氧化碳過量會(huì)生成溶解度比K₂CO₃小得多的KHCO₃，可能與KMnO₄同時(shí)析出．
③通入CO₂后，用玻璃棒蘸取溶液點(diǎn)于濾紙上，觀察到濾紙上有紫紅色，證明歧化反應(yīng)已發(fā)生．
④歧化后得到KMnO₄晶體的操作依次為過濾、加熱濃縮、趁熱過濾及干燥．
（4）在此實(shí)驗(yàn)流程中可循環(huán)使用的物質(zhì)的化學(xué)式為MnO₂．

Answer 1

分析 （1）從瓷坩堝原料含有SiO₂，高溫下與KOH發(fā)生反應(yīng)進(jìn)行分析；
（2）由題意可知，KOH、KClO₃、MnO₂共熔制得綠色K₂MnO₄，根據(jù)氧化還原反應(yīng)可知，還生成KCl，由元素守恒可知，還會(huì)生成H₂O；
MnO₂存在，高溫下KClO₃可能發(fā)生分解反應(yīng)生成氯化鉀與氧氣；
（3）①依據(jù)氧化還原反應(yīng)原理書寫離子反應(yīng)方程式即可；
②由溶解度曲線可知，KHCO₃的溶解度較小，過量的二氧化碳會(huì)生成碳酸氫鉀，與高錳酸鉀同時(shí)析出，據(jù)此解答即可；
③高錳酸鉀為紫紅色溶液，據(jù)此解答即可；
④依據(jù)從溶液中得到固體的方法回答即可；
（4）熔融過程中加入二氧化錳，歧化反應(yīng)中生成二氧化錳，據(jù)此解答．

解答 解：（1）瓷坩堝原料含有SiO₂，在高溫下，瓷坩堝可以和KOH發(fā)生反應(yīng)SiO₂+2KOH═K₂SiO₃+H₂O，腐蝕瓷坩堝，故不能使用瓷坩堝，而使用鐵坩堝，
故答案為：在高溫下，瓷坩堝可以和KOH發(fā)生反應(yīng)SiO₂+2KOH═K₂SiO₃+H₂O，腐蝕瓷坩堝；
（2）由題意可知，KOH、KClO₃、MnO₂共熔制得綠色K₂MnO₄，根據(jù)氧化還原反應(yīng)可知，還生成KCl，由元素守恒可知，還會(huì)生成H₂O，反應(yīng)方程式為KClO₃+3MnO₂+6KOH $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$KCl+3K₂MnO₄+3H₂O，故答案為：KClO₃+3MnO₂+6KOH $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$KCl+3K₂MnO₄+3H₂O；
（3）①此反應(yīng)中錳酸鉀既作氧化劑又作氧化劑，發(fā)生歧化反應(yīng)，+6價(jià)的Mn部分升高為+7價(jià)，部分降低為+4價(jià)，堿性溶液中二氧化碳變?yōu)樘妓岣�，故方程式為�?MnO₄^2-+2CO₂=2MnO₄^-+MnO₂↓+2CO₃^2-，故答案為：3MnO₄^2-+2CO₂=2MnO₄^-+MnO₂↓+2CO₃^2-；
②由溶解度曲線可知，KHCO₃的溶解度較小，過量的二氧化碳會(huì)生成碳酸氫鉀，與高錳酸鉀同時(shí)析出，對(duì)高錳酸鉀的制取造成干擾，
故答案為：二氧化碳過量會(huì)生成溶解度比K₂CO₃小得多的KHCO₃，可能與KMnO₄同時(shí)析出；
③若有高錳酸鉀生成，溶液應(yīng)顯示紫紅色，故取少許溶液于濾紙上，若觀察到紫色，說明有高錳酸鉀產(chǎn)生，
故答案為：濾紙上有紫紅色；
④從溶液中得到固體，需經(jīng)過過濾、加熱濃縮、趁熱過濾、干燥等操作，
故答案為：加熱濃縮；趁熱過濾；
（4）從整個(gè)制取流程可以看出熔融過程中加入二氧化錳固體，在通入二氧化碳的歧化反應(yīng)中又生成，據(jù)此得出二氧化錳固體可以循環(huán)利用，
故答案為：MnO₂．

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，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)行解決問題的能力．