Question

近年來高錳酸鉀在飲用水和工業(yè)污水處理領(lǐng)域的消費(fèi)增長(zhǎng)較快．實(shí)驗(yàn)室可用軟錳礦（主要成分MnO₂）為原料制備高錳酸鉀．其部分流程如下：

（1）實(shí)驗(yàn)中采用鐵坩堝而不用瓷坩堝的原因是______．
（2）KOH、KClO₃、MnO₂共熔制得綠色K₂MnO₄的化學(xué)方程式為______．此時(shí)還有可能發(fā)生的反應(yīng)為______（用化學(xué)方程式表示）
（3）通入CO₂可使MnO₄^2-發(fā)生歧化反應(yīng)，生成MnO₄^-和MnO₂，則K₂MnO₄完全反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)化為KMnO₄的百分率約______（精確至0.1%）
（4）若通入CO₂太多，則在加熱濃縮時(shí)，會(huì)有______晶體和KMnO₄晶體一起析出；混合液趁熱過濾的目的是______．
（5）在加熱、濃縮、烘干的過程中溫度不宜過高，其原因是______．

Answer 1

（1）瓷坩堝原料含有SiO₂，在高溫下，瓷坩堝可以和KOH發(fā)生反應(yīng)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：在高溫下，瓷坩堝可以和KOH發(fā)生反應(yīng)SiO₂+2KOH═K₂SiO₃+H₂O，腐蝕瓷坩堝；
（2）由題意可知，KOH、KClO₃、MnO₂共熔制得綠色K₂MnO₄，根據(jù)氧化還原反應(yīng)可知，還生成KCl，由元素守恒可知，還會(huì)生成H₂O，反應(yīng)方程式為KClO₃+3MnO₂+6KOH KCl+3K₂MnO₄+3H₂O；MnO₂作催化劑，高溫下KClO₃可能發(fā)生分解反應(yīng)生成氯化鉀與氧氣，反應(yīng)方程式為2KClO₃2KCl+3O₂↑，
故答案為：KClO₃+3MnO₂+6KOH KCl+3K₂MnO₄+3H₂O；2KClO₃2KCl+3O₂↑；
（3）反應(yīng)中MnO₄^2-→MnO₄^-，Mn元素化合價(jià)由+6價(jià)升高為+7，化合價(jià)總共升高1價(jià)，MnO₄^2-→MnO₂，Mn元素化合價(jià)由+6價(jià)降低為+4，化合價(jià)總共降低2價(jià)，化合價(jià)升高最小公倍數(shù)為2，故MnO₄^-系數(shù)為2，MnO₂系數(shù)為1，根據(jù)錳元素守恒MnO₄^2-系數(shù)為3，所以轉(zhuǎn)化KMnO₄的MnO₄^2-占，故K₂MnO₄完全反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)化為KMnO₄的百分率約×100%=66.7%，
故答案為：66.7%；
（4）工藝流程可知，CO₂使MnO₄^2-發(fā)生歧化反應(yīng)，生成MnO₄^-和MnO₂，根據(jù)元素守恒可知，會(huì)生成K₂CO₃，若通入CO₂太多，會(huì)生KHCO₃，濾液中含有KHCO₃、KMnO₄，在加熱濃縮時(shí)，會(huì)有KHCO₃晶體和KMnO₄晶體一起析出；溫度降低，物質(zhì)的溶解度降低，混合液趁熱過濾，減少產(chǎn)品的損失，提高產(chǎn)率，
故答案為：KHCO₃；減少產(chǎn)品的損失，提高產(chǎn)率；
（5）KMnO₄在溫度過高的條件下會(huì)發(fā)生分解反應(yīng)，故在加熱、濃縮、烘干的過程中溫度不宜過高，故答案為：溫度過高會(huì)導(dǎo)致KMnO₄分解．
分析：（1）瓷坩堝原料含有SiO₂，高溫下與KOH發(fā)生反應(yīng)；
（2）由題意可知，KOH、KClO₃、MnO₂共熔制得綠色K₂MnO₄，根據(jù)氧化還原反應(yīng)可知，還生成KCl，由元素守恒可知，還會(huì)生成H₂O；
MnO₂存在，高溫下KClO₃可能發(fā)生分解反應(yīng)生成氯化鉀與氧氣；
（3）反應(yīng)中MnO₄^2-→MnO₄^-，Mn元素化合價(jià)由+6價(jià)升高為+7，化合價(jià)總共升高1價(jià)，MnO₄^2-→MnO₂，Mn元素化合價(jià)由+6價(jià)降低為+4，化合價(jià)總共降低2價(jià)，化合價(jià)升高最小公倍數(shù)為2，故MnO₄^-系數(shù)為2，MnO₂系數(shù)為1，根據(jù)錳元素守恒可知，轉(zhuǎn)化KMnO₄的MnO₄^2-占；
（4）工藝流程可知，CO₂使MnO₄^2-發(fā)生歧化反應(yīng)，生成MnO₄^-和MnO₂，根據(jù)元素守恒可知，會(huì)生成K₂CO₃，若通入CO₂太多，會(huì)生KHCO₃，濾液中含有KHCO₃、KMnO₄；
溫度降低，物質(zhì)的溶解度降低，溫度過低析出晶體多；
（5）KMnO₄在加熱的條件下會(huì)發(fā)生分解反應(yīng)．
點(diǎn)評(píng)：本題考查學(xué)生對(duì)工藝流程的理解、閱讀獲取信息能力、物質(zhì)推斷、氧化還原反應(yīng)、工藝條件的控制等，難度中等，是對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用與能力的考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)與綜合運(yùn)用知識(shí)、信息進(jìn)行解決問題的能力．