Question

12．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．其部分流程如下：

（1）第①步加熱熔融應(yīng)在鐵坩堝中進(jìn)行．而不用瓷坩堝的原因是SiO₂+2KOH$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂SiO₃+H₂O（用化學(xué)程式表示）．
（2）第④步通入CO₂，可以使Mn片發(fā)生反應(yīng)．生成MnO₄^-和MnO₂．反應(yīng)的離子方程式為3MnO₄^2-+2CO₂=2MnO₄^-+MnO₂↓+2CO₃^2-．則完成反應(yīng)時(shí)，轉(zhuǎn)化為KMnO₄的占全部K₂MnO₄的百分率約為66.7%（精確到0.1%）．
（3）第⑤步趁熱過濾的是減少過濾的損耗．
（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(xué)方程式表示）．
（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．寫出該反應(yīng)的離子方程式：2MnO₄^-+6H⁺+5H₂O₂=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑．該反應(yīng)說明H₂O₂的氧化性比KMnO₄弱（填“強(qiáng)”或“弱”）．

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）熔融固體需要用鐵坩堝熔融，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）由題意可知，KOH、KClO₃、MnO₂共熔制得綠色K₂MnO₄；CO₂使MnO₄^2-發(fā)生歧化反應(yīng)，生成MnO₄^-和MnO₂，反應(yīng)中MnO₄^2-→MnO₄^-，Mn元素化合價(jià)由+6價(jià)升高為+7，化合價(jià)總共升高1價(jià)，MnO₄^2-→MnO₂，Mn元素化合價(jià)由+6價(jià)降低為+4，化合價(jià)總共降低2價(jià)，化合價(jià)升高最小公倍數(shù)為2，故MnO₄^-系數(shù)為2，MnO₂系數(shù)為1，根據(jù)錳元素守恒可知，轉(zhuǎn)化KMnO₄的MnO₄^2-占$\frac{2}{3}$；
（3）趁熱過濾的目的是為了減少過濾損失；
（4）KMnO₄在加熱的條件下會(huì)發(fā)生分解反應(yīng)；
（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)褪色說明高錳酸鉀做氧化劑氧化過氧化氫為氧氣，依據(jù)電子守恒和原子守恒分析配平書寫離子方程式；依據(jù)氧化還原反應(yīng)中氧化劑的氧化性大于反應(yīng)中其他物質(zhì)分析判斷．

解答 解：（1）熔融固體需要用鐵坩堝熔融，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$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$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：鐵坩堝；SiO₂+2KOH$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂SiO₃+H₂O；
（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 $\frac{\underline{\;熔融\;}}{\;}$KCl+3K₂MnO₄+3H₂O；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-；反應(yīng)中MnO₄^2-→MnO₄^-，Mn元素化合價(jià)由+6價(jià)升高為+7，化合價(jià)總共升高1價(jià)，MnO₄^2-→MnO₂，Mn元素化合價(jià)由+6價(jià)降低為+4，化合價(jià)總共降低2價(jià)，化合價(jià)升高最小公倍數(shù)為2，故MnO₄^-系數(shù)為2，MnO₂系數(shù)為1，根據(jù)錳元素守恒MnO₄^2-系數(shù)為3，所以轉(zhuǎn)化KMnO₄的MnO₄^2-占$\frac{2}{3}$，故K₂MnO₄完全反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)化為KMnO₄的百分率約$\frac{2}{3}$×100%=66.7%，
故答案為：3MnO₄^2-+2CO₂=2MnO₄^-+MnO₂↓+2CO₃^2-；66.7%；
（3）步驟⑤趁熱過濾的目的是防止降溫過程中KMnO₄析出而損耗，減少過濾過程中晶體析出損耗，
故答案為：減少過濾的損耗；
（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，過濾，洗滌，干燥，KMnO₄在溫度過高的條件下會(huì)發(fā)生分解反應(yīng)，反應(yīng)化學(xué)方程式為：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，故在加熱、濃縮、烘干的過程中溫度不宜過高，
故答案為：過濾；2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
（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)褪色說明高錳酸鉀做氧化劑氧化過氧化氫為氧氣，反應(yīng)的離子方程式為：2MnO₄^-+6H⁺+5H₂O₂=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑；反應(yīng)中表面高錳酸鉀的氧化性大于過氧化氫，
故答案為：2MnO₄^-+6H⁺+5H₂O₂=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑；弱．

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)行解決問題的能力．