Question

下图表示从废旧普通锌锰电池内容物中回收制备KMnO₄等物质的一种工艺（不考虑废旧电池中实际存在的少量其他金属）。

（1）KMnO₄稀溶液是一种常用消毒剂，其消毒机理与下列物质相似的是______________（填序号）

A．双氧水       B．75%酒精     C．苯酚   D．84消毒液（NaClO溶液）

（2）①黑色固体混合物水浸时为提高浸出速率，常采用的措施为_________________（答出两条即可）。 

②滤渣水洗灼烧后固体是一种黑色的化合物，操作a中得到熔块的主要成分是K₂MnO₄和KCl，该过程中发生反应的化学方程式为：_____________________________。 

③图中产物A是一种难溶于水的黑色固体，其化学式为：_________________。

（3）测定KMnO₄产品的纯度可用标准Na₂S₂O₃溶液进行滴定。

①配制250 mL 0.100 0 mol·L^-1标准Na₂S₂O₃溶液，需要使用的玻璃仪器有烧杯、胶头滴管、量筒和______、_______；

②取上述制得的KMnO₄产品0.700 0 g，酸化后用0.100 0 mol·L^-1标准Na₂S₂O₃溶液进行滴定，滴定至终点记录实验消耗Na₂S₂O₃溶液的体积，重复步骤②，三次平行实验数据如下表。

实验次数	1	2	3
消耗Na2S2O3溶液体积/mL	19.30	20.98	21.02

(有关离子方程式为：MnO₄^-＋S₂O₃^2-＋H⁺—SO₄^2-＋Mn²⁺＋H₂O，未配平)

将0.100 0 mol·L^-1标准Na₂S₂O₃溶液盛装在________（填“酸式”或“碱式”）滴定管中进行滴定。计算该KMnO₄产品的纯度_________________。

Answer

AD 加热、将固体混合物粉碎、搅拌 3MnO2 + KClO3 + 6KOH 3K2MnO4 +KCl+3H2O MnO2 玻璃棒 250mL容量瓶 碱式 75.84%

【解析】试题分析：本题是以从废旧普通锌锰电池内容物中回收制备KMnO4为载体，考查考生对KMnO4的强氧化性、化学反应速率（此题为固体溶解速率）的影响因素、氧化还原反应方程式配平和书写、滴定以及滴定计算等知识掌握程度，考查考生对实验流程的分析能力和对知识的综合应用能力。

解析：普通锌锰电池中存在MnO2、石墨，由于其不溶于水，而电池中其余为可溶物，所以水浸、过滤后滤渣是MnO2和C（不考虑废旧电池中实际存在的少量其他金属），水洗除去固体表面残留溶质，灼烧去除C，剩余固体只有MnO2。MnO2固体与KClO3、KOH高温熔融时发生氧化还原反应，向下的问题中提示生成K2MnO4和KCl。再将熔块溶解并通入CO2、分离得到KMnO4，因此操作b中发生反应生成KMnO4，同时得到的黑色固体（（3）③中描述）是MnO2。（1）KMnO4的消毒作用是利用了KMnO4的强氧化性杀灭病菌，与选项中AD相似，B选项75%酒精的消毒原理是利用酒精使病毒蛋白质发生变性，C选项苯酚则是利用苯酚的毒性杀灭病毒，则二者消毒的原理均与KMnO4不同，正确答案AD。（2）①水浸是使废电池中的可溶物充分溶解，单位时间提高浸出率就是提高溶解速率，所以可以采用加热、搅拌、粉碎固体使其颗粒更小等措施加速固体的溶解，正确答案：加热、将固体混合物粉碎、搅拌（选其二）。②结合上述解析，该反应基本物质关系为KClO3+MnO2+KOH→K2MnO4+KCl，配平之后即可得到答案，正确答案：3MnO2+KClO3+6KOH 3K2MnO4+KCl+3H2O。③答案：MnO2。（3）①配制溶液时缺少玻璃棒和250mL容量瓶。②Na2S2O3溶液由于S2O32-水解呈碱性，所以应当放在碱式滴定管中。从滴定消耗Na2S2O3体积看，第一次实验明显存在较大误差，应当舍去，滴定过程中发生反应有关离子方程式为：8MnO4-＋5S2O32-＋14H+=10SO42-＋8Mn2+＋7H2O，n(KMnO4)=8/5×0.1000mol/L××10-3L=3.36×10-3mol ，KMnO4纯度=3.36×10-3mol×158g·mol-1/0.7000g=0.7584=75.84%。正确答案：碱式 75.84%。

点睛：已知不完整的氧化还原反应书写时，首先根据题目已知列出知道的反应物和产物，然后联系题意补充氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物中缺少的物质（有时已知中全部给出），第三步进行氧化还原过程中电子得失的配平，再进行质量守恒和离子反应中电荷守恒的配平。以上述氯酸钾氧化二氧化锰为例，题目先整理得到KClO3+MnO2+KOH→K2MnO4+KCl；此时氧化还原四种基础物质都已经存在，不必补充；反应过程中Cl降低6价，Mn升高2价，因此KClO3与MnO2的系数分别为1和3，即KClO3+3MnO2+KOH→K2MnO4+KCl根据质量守恒得到相应氧化产物、还原产物系数，即KClO3+3MnO2+KOH→3K2MnO4+KCl；再用质量守恒得到KOH系数为6，H、O计数发现反应后少6H、3O，所以还生成3H2O。结果为KClO3+3MnO2+6KOH 3K2MnO4+KCl+3H2O