Question

9．高錳酸鉀是常用的消毒劑、除臭劑、水質(zhì)凈化劑以及強(qiáng)氧化劑．如圖是在實(shí)驗(yàn)室中制備KMnO₄晶體的流程：

（1）操作①②目的是獲得K₂MnO₄，同時(shí)還產(chǎn)生了KCl和H₂O，試寫(xiě)出該步反應(yīng)的化學(xué)方程式：KClO₃+3MnO₂+6KOH $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3K₂MnO₄+KCl+3H₂O↑．
（2）操作④是使K₂MnO₄轉(zhuǎn)化為KMnO₄和MnO₂，需要通入某種氣體調(diào)pH=10～11，在實(shí)際操作中一般選擇CO₂而不是HCl，原因是Cl^-具有還原性，可將K₂MnO₄和KMnO₄還原．
（3）操作④、⑤要用到抽濾裝置，儀器B的名稱是抽濾瓶，相比普通的過(guò)濾，該裝置的突出優(yōu)點(diǎn)是過(guò)濾速度快、效果好．
（4）準(zhǔn)確稱取0.4000g產(chǎn)品放于錐形瓶中，加適量蒸餾水溶解，并加稀硫酸酸化．用0.2000mol•L^-1 的Na₂C₂O₄標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)時(shí)消耗20.00mL．則產(chǎn)品中KMnO₄的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為63.2%．（保留4位有效數(shù)字，不考慮雜質(zhì)參與反應(yīng)）后續(xù)的平行實(shí)驗(yàn)中，下列滴定操作會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果偏高的是D．
A．錐形瓶洗滌后沒(méi)有干燥      B．滴定時(shí)錐形瓶中有液體濺出
C．滴定終點(diǎn)讀數(shù)時(shí)俯視          D．滴定管滴定前有氣泡，滴定后氣泡消失．

Answer 1

分析 在堿性條件下氯酸鉀與二氧化錳加熱熔融發(fā)生氧化還原反應(yīng)，二氧化錳被氧化成錳酸鉀，溶于水得墨綠色K₂MnO₄溶液，K₂MnO₄溶液中加入氫氧化鉀溶液再調(diào)節(jié)PH值為10～11，使MnO₄^2-發(fā)生歧化反應(yīng)，生成MnO₄^-和MnO₂，趁熱過(guò)濾除去二氧化錳，得高錳酸鉀溶液，冷卻結(jié)晶得高錳酸鉀晶體，
（1）在堿性條件下氯酸鉀與二氧化錳加熱熔融發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成K₂MnO₄，同時(shí)還產(chǎn)生了KCl和H₂O，根據(jù)元素守恒書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式；
（2）操作④是使MnO₄^2-發(fā)生歧化反應(yīng)，生成MnO₄^-和MnO₂，若溶液堿性過(guò)強(qiáng)，則MnO₄^-又會(huì)轉(zhuǎn)化為MnO₄^2-和氧氣，在調(diào)節(jié)PH值時(shí)，如果用鹽酸會(huì)被高錳酸鉀氧化成氯氣，所以不能用鹽酸調(diào)節(jié)PH值；
（3）儀器B為抽濾瓶，抽濾與過(guò)濾相比，抽濾速度快、效果好，據(jù)此選擇；
（4）先根據(jù)數(shù)據(jù)的有效性求出消耗的高錳酸鉀溶液的體積，再根據(jù)反應(yīng)5C₂O₄^2-+2MnO₄^-+16H⁺═10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O，則5C₂O₄^2-～2MnO₄^-，計(jì)算KMnO₄的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，根據(jù)c（待測(cè)）=$\frac{c（標(biāo)準(zhǔn)）V（標(biāo)準(zhǔn)）}{V（待測(cè)）}$分析不當(dāng)操作對(duì)V（標(biāo)準(zhǔn)）的影響，以此判斷濃度的誤差．

解答 解：在堿性條件下氯酸鉀與二氧化錳加熱熔融發(fā)生氧化還原反應(yīng)，二氧化錳被氧化成錳酸鉀，溶于水得墨綠色K₂MnO₄溶液，K₂MnO₄溶液中加入氫氧化鉀溶液再調(diào)節(jié)PH值為10～11，使MnO₄^2-發(fā)生歧化反應(yīng)，生成MnO₄^-和MnO₂，趁熱過(guò)濾除去二氧化錳，得高錳酸鉀溶液，冷卻結(jié)晶得高錳酸鉀晶體，
（1）在堿性條件下氯酸鉀與二氧化錳加熱熔融發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成K₂MnO₄，同時(shí)還產(chǎn)生了KCl和H₂O，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：KClO₃+3MnO₂+6KOH $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ 3K₂MnO₄+KCl+3H₂O↑，
故答案為：KClO₃+3MnO₂+6KOH $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ 3K₂MnO₄+KCl+3H₂O↑；
（2）操作④是使MnO₄^2-發(fā)生歧化反應(yīng)，生成MnO₄^-和MnO₂，反應(yīng)的離子方程式為3MnO₄^2-+2H₂O=2MnO₄^-+MnO₂↓+4OH^-，若溶液堿性過(guò)強(qiáng)，則MnO₄^-又會(huì)轉(zhuǎn)化為MnO₄^2-和氧氣，反應(yīng)的離子方程式為 3MnO₄^2-+2H₂O=2MnO₄^-+MnO₂↓+4OH^-，在調(diào)節(jié)PH值時(shí)，Cl^-具有還原性，可將K₂MnO₄和KMnO₄還原，所以如果用鹽酸會(huì)被高錳酸鉀氧化成氯氣，故不能用鹽酸調(diào)節(jié)PH值，
故答案為：Cl^-具有還原性，可將K₂MnO₄和KMnO₄還原；
（3）裝置圖中儀器形狀可知B為抽濾瓶，抽濾與過(guò)濾相比，抽濾速度快、效果好，所以用抽濾不用過(guò)濾，
故答案為：抽濾瓶；過(guò)濾速度快、效果好；
（4）先根據(jù)數(shù)據(jù)的有效性求出消耗的高錳酸鉀溶液的體積，再根據(jù)反應(yīng)5C₂O₄^2-+2MnO₄^-+16H⁺═10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O，準(zhǔn)確稱取0.4000g產(chǎn)品放于錐形瓶中，加適量蒸餾水溶解，并加稀硫酸酸化．用0.2000mol•L^-1 的Na₂C₂O₄標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)時(shí)消耗20.00mL．
            則5C₂O₄^2-～～～～～～2MnO₄^-，
                  5                                    2
0.2000mol•L^-1×0.0200L                 n=$\frac{2}{5}$×0.0040mol=0.0016mol
產(chǎn)品中KMnO₄的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{0.0016mol×158g/mol}{0.4000g}$×100%=63.2%，
根據(jù)c（待測(cè)）=$\frac{c（標(biāo)準(zhǔn)）V（標(biāo)準(zhǔn)）}{V（待測(cè)）}$分析不當(dāng)操作對(duì)V（標(biāo)準(zhǔn)）的影響，
A．錐形瓶洗滌后沒(méi)有干燥對(duì)測(cè)定結(jié)果無(wú)影響，故A錯(cuò)誤；     
B．滴定時(shí)錐形瓶中有液體濺出導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏低，B錯(cuò)誤；
C．滴定終點(diǎn)讀數(shù)時(shí)俯視，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)溶液體積減少，測(cè)定結(jié)果偏低，故C錯(cuò)誤；         
D．滴定管滴定前有氣泡，滴定后氣泡消失，讀取標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積增大，導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏高，故D正確；
故答案為：63.2%；D；

點(diǎn)評(píng) 本題考查了制備實(shí)驗(yàn)中的有關(guān)知識(shí)，題目難度不大，明確常用消毒劑的消毒原理、化學(xué)試劑的存放等知識(shí)點(diǎn)，注意滴定實(shí)驗(yàn)的過(guò)程分析和數(shù)值計(jì)算．