Question

【題目】實驗室用MnO2、KOH及KClO3為原料制取高錳酸鉀的實驗流程如下：

回答下列問題：

(1)實驗中采用 (填“鐵坩堝”或“瓷坩堝”)加熱KOH和KClO3固體混合物。

(2)熔融時，MnO2轉化為K2MnO4，KClO3轉化為KCl，其反應的化學方程式為 。

(3)幾種物質的溶解度曲線如圖所示。

①通入CO2至pH為10～11，K2MnO4轉化為KMnO4和MnO2。其反應的離子方程式為 。

②不能通入過量CO2的原因是 。

(4)趁熱過濾的目的是 ；用冷水洗滌KMnO4晶體較好的原因是 。

(5)計算經過上述轉化，最多可制得KMnO4的質量為 (結果保留2為小數)。

Answer 1

【答案】

(1)鐵坩堝

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

(3)①3MnO42-+2CO2=2MnO4-+2CO32-

②二氧化碳過量會生成溶解度比K2CO3小得多的KHCO3，KHCO3可能與KMnO4同時析出。

(4)防止KMnO4結晶析出；減少高錳酸鉀的溶解

(5)6.45g

【解析】

試題分析：(1)瓷坩堝原料含有SiO2，在高溫下，瓷坩堝可以和KOH發生反應SiO2+2KOH═K2SiO3+H2O，腐蝕瓷坩堝，故不能使用瓷坩堝，而使用鐵坩堝，故答案為：鐵坩堝；

(2)由題意可知，KOH、KClO3、MnO2共熔制得綠色K2MnO4，根據氧化還原反應可知，還生成KCl，由元素守恒可知，還會生成H2O，反應方程式為KClO3+3MnO2+6KOHKCl+3K2MnO4+3H2O，故答案為：KClO3+3MnO2+6KOHKCl+3K2MnO4+3H2O；

(3)①此反應中錳酸鉀既作氧化劑又作氧化劑，發生歧化反應，+6價的Mn部分升高為+7價，部分降低為+4價，堿性溶液中二氧化碳變為碳酸根，故方程式為：3MnO42-+2CO2=2MnO4-+MnO2↓+2CO32-，故答案為：3MnO42-+2CO2=2MnO4-+MnO2↓+2CO32-；

②由溶解度曲線可知，KHCO3的溶解度較小，過量的二氧化碳會生成碳酸氫鉀，與高錳酸鉀同時析出，對高錳酸鉀的制取造成干擾，故答案為：二氧化碳過量會生成溶解度比K2CO3小得多的KHCO3，可能與KMnO4同時析出；

(4)為了防止KMnO4結晶析出，需要趁熱過濾；為了減少高錳酸鉀的溶解，洗滌KMnO4晶體時應該用冷水較好，故答案為：防止KMnO4結晶析出；減少高錳酸鉀的溶解；

(5)生成K2MnO4的反應為：KClO3+3MnO2+6KOHKCl+3K2MnO4+3H2O，通入二氧化碳時，MnO42-→MnO4-，MnO42-→MnO2，根據電子轉移守恒2n(MnO2)=n(MnO4-)，根據錳元素守恒可知，轉化KMnO4的MnO42-占，可得關系式：KClO3～3K2MnO4～2KMnO4，

設2.9g KClO3固體經過上述轉化，最多可制得KMnO4的質量為x，則：

KClO3～3K2MnO4～2KMnO4

122.5 316

2.9g x

所以x==6.45g，故答案為：6.45g。