Question

高錳酸鉀是錳的重要化合物和常用氧化劑，在實(shí)驗(yàn)室和醫(yī)療上有非常廣泛的應(yīng)用．如圖1是工業(yè)上用軟錳礦（主要含MnO₂）制備高錳酸鉀晶體的一種工藝流程：

（1）寫出反應(yīng)①的化學(xué)方程式：

 

．
（2）反應(yīng)②的產(chǎn)物中，氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量的比是

 

．
（3）反應(yīng)②中“酸化”時(shí)不能選擇下列酸中的

 

（填字母序號(hào)）．
     a．稀鹽酸   b．稀硫酸   c．稀醋酸
（4）操作Ⅱ的名稱是

 

，實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行該操作需用到的玻璃儀器有

 

．
（5）電解錳酸鉀溶液也可以制備高錳酸鉀（如圖2所示），其陰極反應(yīng)為2H₂O+2e^-═2OH^-+H₂↑，則b為電源的

 

極，電解池的陽極反應(yīng)式是

 

；若電解過程中收集到2.24LH₂（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則得到高錳酸鉀

 

g．（提示：陰離子放電順序：MnO₄^2-＞OH^-）

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：軟錳礦加入氫氧化鉀和氯酸鉀高溫加熱反應(yīng)生成錳酸鉀、氯化鉀，加入水過濾得到濾液酸化，K₂MnO₄與酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成KMnO₄和MnO₂，過濾得到濾液蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶過濾洗滌的高錳酸鉀；
（1）反應(yīng)①是堿溶液中二氧化錳還原氯酸根離子為Cl^-，二氧化錳被氧化為錳酸鉀；
（2）K₂MnO₄與酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成KMnO₄和MnO₂，由化合價(jià)升降相等確定氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比；
（3）酸性高錳酸鉀溶液能氧化鹽酸，因此不能選用鹽酸酸化；
（4）軟錳礦中含有不溶于水的物質(zhì)，由流程圖可知，通過操作Ⅰ得到濾液，因此操作Ⅰ為過濾；
（5）電解錳酸鉀溶液也可以制備高錳酸鉀，錳的化合價(jià)升高，MnO₄^2-在陽極放電，因此鐵棒只能作陰極，所以b為負(fù)極；根據(jù)得失電子守恒計(jì)算高錳酸鉀的物質(zhì)的量，代入m=nM計(jì)算質(zhì)量．

解答： 解：（1）反應(yīng)①是堿溶液中二氧化錳還原氯酸根離子為Cl^-，二氧化錳被氧化為錳酸鉀，反應(yīng)的離子方程式為：ClO₃^-+6OH^-+3MnO₂=3MnO₄^2-+3H₂O+Cl^-；
故答案為：ClO₃^-+6OH^-+3MnO₂=3MnO₄^2-+3H₂O+Cl^-；
（2）K₂MnO₄與酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成KMnO₄和MnO₂，Mn元素的化合價(jià)由+6變?yōu)?7和+4價(jià)，因此KMnO₄為氧化產(chǎn)物，MnO₂為還原產(chǎn)物，根據(jù)化合價(jià)升降相等可知，氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為（6-4）：（7-6）=2：1，
故答案為：2：1；
（3）酸性高錳酸鉀溶液能氧化鹽酸生成氯氣，因此不能選用鹽酸酸化，
故答案為：a；
（4）軟錳礦中含有不溶于水的物質(zhì)，由流程圖可知，通過操作Ⅰ得到濾液，因此操作Ⅰ為過濾，過濾用到的玻璃儀器有：玻璃棒、漏斗、燒杯，
故答案為：過濾；燒杯、漏斗、玻璃棒；
（5）電解錳酸鉀溶液也可以制備高錳酸鉀，錳的化合價(jià)升高，MnO₄^2-在陽極放電，電極反應(yīng)是為MnO₄^2--e^-═MnO₄^-，因此鐵棒只能作陰極，所以b為負(fù)極；
n（H₂）=

2.24L

22.4L/mol

=0.1mol，根據(jù)得失電子守恒可知，生成KMnO₄的物質(zhì)的量為0.1mol×2=0.2mol，m（KMnO₄）=0.2mol×158g/mol=31.6g，
故答案為：負(fù)；MnO₄^2--e^-═MnO₄^-；31.6．

點(diǎn)評(píng)：本題結(jié)合化工流程考查氧化還原反應(yīng)，鹽類水解和溶度積等，關(guān)鍵是弄清過程和步驟的目的，理解信息和物質(zhì)性質(zhì)是解題關(guān)鍵，