Question

18．高錳酸鉀是中學(xué)化學(xué)常用的強(qiáng)氧化劑，實(shí)驗(yàn)室中可通過以下反應(yīng)制得：
MnO₂熔融氧化：3MnO₂+KClO₃+6KOH$\frac{\underline{\;熔化\;}}{\;}$3K₂MnO₄+KCl+3H₂O
K₂MnO₄歧化：3K₂MnO₄+2CO₂=2KMnO₄+MnO₂↓+2K₂CO₃
相關(guān)物質(zhì)的溶解度數(shù)據(jù)見下表：

20℃	K2CO3	KHCO3	K2SO4	KMnO4
s（g/100g水）	111	33.7	11.1	6.34

已知K₂MnO₄溶液顯綠色，KMnO₄溶液顯紫紅色．實(shí)驗(yàn)流程如下：
請回答：

（1）步驟①應(yīng)在D中熔化，并用鐵棒用力攪拌，以防結(jié)塊．
A．燒杯　       B．蒸發(fā)皿　       C．瓷坩堝　     D．鐵坩堝
（2）①綜合相關(guān)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)及溶解度，步驟③中可以替代CO₂的試劑是B．
A．二氧化硫　   B．稀醋酸　       C．稀鹽酸　     D．稀硫酸
②當(dāng)溶液pH值達(dá)10～11時(shí)，停止通CO₂；若CO₂過多，造成的后果是二氧化碳和碳酸鉀反應(yīng)生成碳酸氫鉀，結(jié)晶時(shí)會(huì)同高錳酸鉀一起析出，產(chǎn)品純度降低．
（3）烘干時(shí)，溫度控制在80℃為宜，理由是如果溫度過低，烘干時(shí)間過長，如果溫度過高，高錳酸鉀受熱分解．
（4）工業(yè)上采用電解K₂MnO₄水溶液的方法來生產(chǎn)KMnO₄，其中隋性電極作陽極，鐵作陰極．請寫出陽極的電極反應(yīng)式MnO₄^2--e^-═MnO₄^-，與原方法相比，電解法的優(yōu)勢為K₂MnO₄中的錳元素可以完全轉(zhuǎn)化到KMnO₄中，提高利用率．
（5）通過用草酸滴定KMnO₄溶液的方法可測定KMnO₄粗品的純度（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）．
①量取KMnO₄溶液應(yīng)選用酸式（填“酸式”或“堿式”）滴定管；若量取KMnO₄溶液的滴定管用蒸餾水洗凈后未潤洗，則最終測定結(jié)果將偏小（填“偏大”、“偏小”或“不變”）．
②滴定過程中反應(yīng)的離子方程式為2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．（已知：常溫下0.01mol/L的H₂C₂O₄溶液的pH為2.1）．

Answer 1

分析 根據(jù)流程圖知，①中發(fā)生反應(yīng)3MnO₂+KClO₃+6KOH$\frac{\underline{\;熔化\;}}{\;}$3K₂MnO₄+KCl+3H₂O，冷卻后搗碎加入蒸餾水并煮沸，然后過濾，濾液中含有KOH、KCl、KClO₃、K₂MnO₄，然后向溶液中通入CO₂并調(diào)節(jié)溶液的pH至10-11，KOH轉(zhuǎn)化為K₂CO₃，根據(jù)溶解性表知，K₂MnO₄溶解度最小，趁熱過濾，得到K₂MnO₄固體，然后抽濾、洗滌烘干得到K₂MnO₄粗晶體．
（1）步驟①熔融固體需要在坩堝中進(jìn)行，且熔融的物質(zhì)和坩堝成分不反應(yīng)；
（2）①綜合相關(guān)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)及溶解度，步驟③中可以替代CO₂的試劑具有酸性，且和錳酸鉀、高錳酸鉀都不反應(yīng)；
②當(dāng)溶液pH值達(dá)10～11時(shí)，停止通CO₂；若CO₂過多，二氧化碳和碳酸鉀反應(yīng)生成碳酸氫鉀；
（3）加熱時(shí)高錳酸鉀會(huì)分解生成錳酸鉀；
（4）惰性電極作陽極，鐵作陰極，則陽極上失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)；用電解法可以將K₂MnO₄完全轉(zhuǎn)化成KMnO₄；
（5）①酸性溶液只能用酸式滴定管量取，堿性溶液只能用堿式滴定管量�。蝗粼摰味ü苡谜麴s水洗凈后未潤洗，則最終測定結(jié)果將偏小；
②高錳酸根在酸性條件下與草酸反應(yīng)生成 錳離子和二氧化碳，據(jù)此書寫離子方程式．

解答 解：根據(jù)流程圖知，①中發(fā)生反應(yīng)3MnO₂+KClO₃+6KOH$\frac{\underline{\;熔化\;}}{\;}$3K₂MnO₄+KCl+3H₂O，冷卻后搗碎加入蒸餾水并煮沸，然后過濾，濾液中含有KOH、KCl、KClO₃、K₂MnO₄，然后向溶液中通入CO₂并調(diào)節(jié)溶液的pH至10-11，KOH轉(zhuǎn)化為K₂CO₃，根據(jù)溶解性表知，K₂MnO₄溶解度最小，趁熱過濾，得到K₂MnO₄固體，然后抽濾、洗滌烘干得到K₂MnO₄粗晶體，
（1）步驟①熔融固體需要在坩堝中進(jìn)行，且熔融的物質(zhì)和坩堝成分不反應(yīng)，步驟①中含有KOH堿性物質(zhì)，KOH能和SiO₂反應(yīng)生成硅酸鉀，所以應(yīng)該用鐵坩堝熔融，
故選：D；
（2）①綜合相關(guān)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)及溶解度，步驟③中可以替代CO₂的試劑具有酸性，且和錳酸鉀、高錳酸鉀都不反應(yīng)，稀鹽酸和二氧化錳都能被酸性高錳酸鉀溶液氧化，所以不能選取，硫酸酸性太強(qiáng)，可以選取醋酸，故選：B；
②當(dāng)溶液pH值達(dá)10～11時(shí)，停止通CO₂；若CO₂過多，二氧化碳和碳酸鉀反應(yīng)生成碳酸氫鉀，結(jié)晶時(shí)會(huì)同高錳酸鉀一起析出，產(chǎn)品純度降低，
故答案為：二氧化碳和碳酸鉀反應(yīng)生成碳酸氫鉀，結(jié)晶時(shí)會(huì)同高錳酸鉀一起析出，產(chǎn)品純度降低；
（3）如果溫度過低，烘干時(shí)間過長，如果溫度過高，會(huì)導(dǎo)致高錳酸鉀分解，產(chǎn)率降低，
故答案為：如果溫度過低，烘干時(shí)間過長，如果溫度過高，高錳酸鉀受熱分解；
（4）惰性電極作陽極，鐵作陰極，則陽極上失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，則陽極反應(yīng)為MnO₄^2--e^-═MnO₄^-，與原方法相比，電解法的優(yōu)勢為K₂MnO₄中的錳元素可以完全轉(zhuǎn)化到KMnO₄中，提高利用率，
故答案為：MnO₄^2--e^-═MnO₄^-；K₂MnO₄中的錳元素可以完全轉(zhuǎn)化到KMnO₄中，提高利用率；
（5）①酸性溶液只能用酸式滴定管量取，堿性溶液只能用堿式滴定管量取，高錳酸鉀溶液具有酸性，應(yīng)該用酸式滴定管量��；
若該滴定管用蒸餾水洗凈后未潤洗，會(huì)稀釋溶液濃度，則最終測定結(jié)果將偏小，
故答案為：酸式；偏�。�
②高錳酸根在酸性條件下與草酸反應(yīng)生成 錳離子和二氧化碳，反應(yīng)的離子方程式為2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，
故答案為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．

點(diǎn)評 本題考查制備實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，涉及儀器的選取、物質(zhì)檢驗(yàn)、對操作的分析評價(jià)、物質(zhì)的量的計(jì)算、氧化還原反應(yīng)滴定等知識點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析計(jì)算、獲取信息與遷移運(yùn)用能力，是對學(xué)生綜合能力的考查．