Question

高锰酸钾是常用的消毒剂、除臭剂、水质净化剂以及强氧化剂，下图是在实验室中制备KMnO₄晶体的流程：

回答下列问题：

（1）操作②目的是获得K₂MnO₄，同时还产生了KCl和H₂O，试写出该步反应的化学方程式： _______________。操作①和②均需在坩埚中进行，根据实验实际应选择_______________(填序号)。

a．瓷坩埚    b．氧化铝坩埚    c．铁坩埚    d．石英坩埚

（2）操作④是使K₂MnO₄转化为KMnO₄和MnO₂，该转化过程中发生反应的离子方程式为_______________。若溶液碱性过强，则MnO₄^-又会转化为MnO₄^2-，该转化过程中发生反应的离子方程式为_______________。因此需要通入某种气体调pH=10-11，在实际操作中一般选择CO₂而不是HCl，原因是_______________。

（3）操作⑤过滤时，选择图2所示装置而不用图1所示装置的原因是_______________。

（4）还可采用电解K₂MnO₄溶液(绿色)的方法制造KMnO₄(电解装置如图所示)，电解过程中右侧石墨电极的电极反应式为_______________。溶液逐渐由绿色变为紫色。但若电解时间过长，溶液颜色又会转变成绿色，可能的原因是_______________。

Answer

KClO3＋3MnO2＋6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O↑ c 3MnO42-+2H2O=2MnO4-+MnO2↓+4OH- 4MnO4-+4OH-=4MnO42-+O2↑+2H2O Cl-具有还原性，可将K2MnO4和KMnO4还原 过滤速度快、效果好 MnO42--e-= MnO4- 电解较长时间后，阳极产生的MnO4-在阴极被还原，紫色又转变为绿色。(或阴极上氢离子放电生成氢气，同时产生大量的氢氧根离子，溶液碱性增强，紫色又转变为绿色

【解析】

（1）根据图示，操作②中的反应物有KClO3、MnO2和KOH加热时生成K2MnO4、KCl和H2O，反应的化学方程式为：KClO3＋3MnO2＋6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O↑；操作①和②的反应物中均含有碱性物质，碱能够与氧化铝、二氧化硅及硅酸盐反应，应选择铁坩埚，故答案为KClO3＋3MnO2＋6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O↑；c；

（2）操作④中K2MnO4转化为KMnO4和MnO2，反应的离子方程式为：3MnO42-+ 2H2O = 2MnO4-+ MnO2↓+ 4OH-；若溶液碱性过强，则MnO4-又会转化为MnO42-，反应的离子方程式为：4MnO4-+4OH-= 4MnO42-+ O2↑+ 2H2O；通入CO2调pH=10-11，不选用HCl，是因为Cl-具有还原性，可将K2MnO4和KMnO4还原，

故答案为3MnO42-+ 2H2O = 2MnO4-+ MnO2↓+ 4OH-；4MnO4-+4OH-= 4MnO42-+ O2↑+ 2H2O；Cl-具有还原性，可将K2MnO4和KMnO4还原；

（3） 图1为普通过滤装置，图2为抽滤装置，抽滤装置过滤速度快，过滤效果好，且能够过滤颗粒很小是固体和糊状物，

故答案为过滤速度快、效果好；

（4）电解过程中右侧石墨电极连接电源正极，是阳极，发生氧化反应，电极反应式为：MnO42--e-= MnO4-；若电解时间过长，阳极产生的MnO4-在阴极被还原，紫色又转变为绿色，也可能是阴极上氢离子放电生成氢气，同时产生大量的氢氧根离子，溶液碱性增强，紫色又转变为绿色，

故答案为MnO42--e-= MnO4-；电解较长时间后，阳极产生的MnO4-在阴极被还原，紫色又转变为绿色。(或阴极上氢离子放电生成氢气，同时产生大量的氢氧根离子，溶液碱性增强，紫色又转变为绿色) 。