Question

高锰酸钾是锰的重要化合物和常用的氧化剂。如图是在实验室中制备KMnO₄晶体的流程：

回答下列问题：

(1)在实验流程中，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．铁坩埚      b．石英坩埚     c．瓷坩埚      d．氧化铝坩埚

(2)“熔融物”中KClO₃应过量的原因除了提高MnO₂利用率外，还有_______。

(3)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，则又会转化为，同时产生无色气体，该转化过程中发生反应的离子方程式为___。

(4)还可采用电解K₂MnO₄溶液(绿色)的方法制备KMnO₄(装置如图所示)。

①电解过程中右侧石墨电极的电极反应式为________。

②随着电解的进行，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，可能原因是________。

③为避免该现象，请提出改进装置的措施：________。

Answer

a KClO3会分解 3+2H2O=2+MnO2↓+4OH- 4+4OH-=4+O2↑+2H2O -e-= 电解较长时间后，阳极产生的在阴极被还原，溶液颜色由紫色转变为绿色（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，转化为，溶液颜色由紫色转变为绿色） 在两电极之间增加阳离子交换膜，阴极室用氢氧化钾溶液，阳极室用锰酸钾溶液

【解析】

KOH与KClO3固体混合物在铁坩埚中加热至熔化，然后向其中加入MnO2，发生氧化还原反应产生K2MnO4、KCl，将所得固体冷却后研磨，得到固体粉末，然后加入蒸馏水，并加入4%KOH溶液，调整溶液pH至10～11，K2MnO4发生歧化反应产生MnO2、KMnO4，然后过滤除去MnO2固体，得到的溶液中含KMnO4，然后将溶液蒸发浓缩、冷却结晶得到KMnO4晶体。

(1)在实验流程中，操作①和②均需在坩埚中进行，由于物质中含有强碱KOH，KOH能够与石英坩埚、瓷坩埚中的SiO2反应，也能够与氧化铝坩埚中的Al2O3发生反应，因此应该选用铁坩埚，故合理选项是a；

(2)“熔融物”中KClO3应过量，原因除了可以提高MnO2利用率外，还有就是KClO3不稳定，受热分解产生KCl和O2；

(3)K2MnO4在碱性条件下发生歧化反应，产生MnO2、KMnO4，根据得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒，该反应的离子方程式为：3+2H2O=2+MnO2↓+4OH-；但若溶液液碱性过强，由于具有强的氧化性，会将溶液中的OH-氧化产生O2，被还原产生，该转化过程中发生反应的离子方程式为：4+4OH-=4+O2↑+2H2O；

(4)①用石墨电极电解K2MnO4溶液，右侧电解连接电源正极，为阳极，在阳极上溶液中的失去电子发生氧化反应变为，使溶液逐渐变为紫色，电极反应式为：-e-=；

②随着电解的进行，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，可能原因是在阴极上溶液中的H+不断放电产生H2逸出，使溶液碱性增强，转化为，溶液颜色又由紫色逐渐转化为绿色；

③为避免该现象发生，改进装置的措施是：在两电极之间增加阳离子交换膜，阴极室用氢氧化钾溶液，阳极室用锰酸钾溶液，这样就可以避免碱性环境中转化为。