Question

实验室用MnO₂、KOH及KClO₃为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，其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。其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的质量为              (结果保留2为小数)。

Answer

(1)铁坩埚

(2)3MnO2+6KOH+KClO3 3K2MnO4+KCl+3H2O

(3)①3MnO42-+2CO2=2MnO4-+2CO32-

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。

(4)防止KMnO4结晶析出；减少高锰酸钾的溶解

(5)6.45g

【解析】

试题分析：(1)瓷坩埚原料含有SiO2，在高温下，瓷坩埚可以和KOH发生反应SiO2+2KOH═K2SiO3+H2O，腐蚀瓷坩埚，故不能使用瓷坩埚，而使用铁坩埚，故答案为：铁坩埚；

(2)由题意可知，KOH、KClO3、MnO2共熔制得绿色K2MnO4，根据氧化还原反应可知，还生成KCl，由元素守恒可知，还会生成H2O，反应方程式为KClO3+3MnO2+6KOHKCl+3K2MnO4+3H2O，故答案为：KClO3+3MnO2+6KOHKCl+3K2MnO4+3H2O；

(3)①此反应中锰酸钾既作氧化剂又作氧化剂，发生歧化反应，+6价的Mn部分升高为+7价，部分降低为+4价，碱性溶液中二氧化碳变为碳酸根，故方程式为：3MnO42-+2CO2=2MnO4-+MnO2↓+2CO32-，故答案为：3MnO42-+2CO2=2MnO4-+MnO2↓+2CO32-；

②由溶解度曲线可知，KHCO3的溶解度较小，过量的二氧化碳会生成碳酸氢钾，与高锰酸钾同时析出，对高锰酸钾的制取造成干扰，故答案为：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)为了防止KMnO4结晶析出，需要趁热过滤；为了减少高锰酸钾的溶解，洗涤KMnO4晶体时应该用冷水较好，故答案为：防止KMnO4结晶析出；减少高锰酸钾的溶解；

(5)生成K2MnO4的反应为：KClO3+3MnO2+6KOHKCl+3K2MnO4+3H2O，通入二氧化碳时，MnO42-→MnO4-，MnO42-→MnO2，根据电子转移守恒2n(MnO2)=n(MnO4-)，根据锰元素守恒可知，转化KMnO4的MnO42-占，可得关系式：KClO3～3K2MnO4～2KMnO4，

设2.9g KClO3固体经过上述转化，最多可制得KMnO4的质量为x，则：

KClO3～3K2MnO4～2KMnO4

122.5 316

2.9g x

所以x==6.45g，故答案为：6.45g。

【考点定位】考查制备实验方案的设计、化学计算

【名师点晴】本题考查学生对工艺流程的理解、阅读获取信息能力、物质推断、氧化还原反应、工艺条件的控制等，难度中等，是对所学知识的综合运用与能力的考查，需要学生具备扎实的基础知识与综合运用知识、信息进行解决问题的能力。