Question

【化学-选修2：化学与技术】（15分）

实验室用MnO₂、KOH及KClO₃原料制取高锰酸钾的实验流程如下：

回答下列问题：

（1）实验中采用_______（填“铁坩埚”或“瓷坩埚”）加热KOH和KClO₃固体混合物。

（2）熔融时，MnO₂转化为K₂MnO₄，KClO₃转化为KCl，该反应的化学方程式为__________。

（3）几种物质的溶解度曲线如图所示。

①通入CO₂至pH为10～11, K₂MnO₄转化为KMnO₄和MnO₂，该反应的离子方程式为_________。

②不能通入过量CO₂的原因是_____________。

（4）趁热过滤的目的是_________；用冷水洗涤KMnO₄晶体较好的原因是_____________。

（5）计算经过上述转化，最多可制得KMnO₄质量为________（结果保留2位小数）。

Answer

（1）铁坩埚（2分）；（2）3MnO2+6KOH+KClO33K2MnO4+3H2O(2分)

（3）①3MnO42-+2CO2=2MnO4-+MnO2+2CO32-（2分）；②二氧化碳过量会生成溶解度比K2CO3小得多的KHCO3，KHCO3可能与KMnO4同时析出（2分）

（4）防止KMnO4结晶析出（2分）；减少高锰酸钾的溶解（2分） （5）6.45g

【解析】

试题分析：（1）玻璃的成分中含SiO2，因为SiO2属于酸性氧化物，可以和KOH反应，因此不能用玻璃仪器，而用铁坩埚加热KOH和KClO3固体混合物；

（2）根据信息，反应方程式为：MnO2＋KClO3＋KOH→K2MnO4＋KCl，MnO2→K2MnO4化合价↑2，KClO3→KCl化合价↓6，最小公倍数为6，因此MnO2、K2MnO4的系数为3，根据钾元素守恒，KOH的系数为6，根据原子守恒，配平其他，即3MnO2+6KOH+KClO33K2MnO4+KCl+3H2O；

（3）①MnO42－→MnO4－＋MnO2，MnO42－→MnO4－化合价↑1，MnO42－→MnO2化合价↓2，最小公倍数为2，即MnO4－的系数为2，则MnO42－的系数为3，根据反应前后原子守恒和所带电荷守恒，CO2转化成了CO32－，因此离子反应式为：3MnO42－+2CO2＝2MnO4－+ MnO2↓ + 2CO32－；

②因为过量的CO2和CO32－反应生成HCO3－，根据溶解度曲线图，KHCO3的溶解度小，可能和KMnO4一起析出，产物不纯，因此原因是：二氧化碳过量会生成溶解度比K2CO3小得多的KHCO3，可能与KMnO4同时析出；

（4）结合图像可知，几种物质中，KMnO4的溶解度比其他物质小的多，因此过滤后，加热浓缩，KMnO4首先析出，然后趁热过滤，防止其他物质析出；溶解度随温度的升高二增大，因此用冷水洗涤KMnO4晶体较好的原因是减少高锰酸钾的溶解；

（5）二氧化锰、氢氧化钾和氯酸钾的物质的量分别是0.12mol、0.19mol、0.02mol，所以在反应中氯酸钾不足，则根据方程式可知生成高锰酸钾的质量是。

考点：考查化学工艺流程、仪器的选择、氧化还原反应方程式的书写、物质的分离等知识。