Question

【題目】實(shí)驗(yàn)室以軟錳礦（主要成分為MnO2，還有少量FeO、Fe2O3、MgO和Al2O3雜質(zhì)）為原料制備高錳酸鉀的流程如下圖：

(1) “酸浸”需要加熱的目的是__________,此過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是______________。(任寫一條）

(2) “熔融”過程中，MnO2被KC1O3氧化成K2MnO4。

①該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________。

②加入KC1O3應(yīng)過量的原因除了提高MnO2利用率，還有_________________.

③將適量KClO3和KOH混合均勻后在坩堝內(nèi)高溫反應(yīng)，應(yīng)選用坩堝為__________。(選填序號(hào)）

a.石英坩堝 b.鐵坩堝 c.氧化鋁坩堝

(3)己知：①MnO42-只存在于強(qiáng)堿環(huán)境(pH>13.5)中，當(dāng)pH降低時(shí)，MnO42-會(huì)歧化為MnO4-和MnO2;②飽和碳酸鉀溶液的pH約為12.3，飽和碳酸氫鉀溶液的pH約為8.8；③相關(guān)物質(zhì)的溶解度曲線如下圖。

請(qǐng)補(bǔ)充完整由浸取液制備KMnO4晶體的實(shí)驗(yàn)方案：向浸取液中緩緩?fù)ㄈ?/span>CO2，_____________，低溫供干得KMnO4晶體。

Answer 1

【答案】 加快反應(yīng)速率 FeO+2H+=Fe2++H2O； Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O； MgO+2H+ =Mg2++H2O；

Al2O3+6H+=2Al3++3H2O；若寫 2Fe2++4H++MnO2=Mn2++2Fe3++2H2O 等合理答案也給分。 3MnO2+KC1O3+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O KC1O3自身會(huì)分解 b 至pH≈12.3，過濾，將濾液蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾，洗滌

【解析】本題以軟錳礦為原料，考查常見無機(jī)物質(zhì)高錳酸鉀的制備，仔細(xì)分析每一個(gè)流程中加入的物質(zhì)、發(fā)生的反應(yīng)，主要產(chǎn)物及雜質(zhì)，根據(jù)所學(xué)的知識(shí)即可較好的解決。加入稀硫酸，可除去雜質(zhì)FeO、Fe2O3、MgO和Al2O3，濾渣為MnO2，加入氯酸鉀和氫氧化鉀熔融可得到高錳酸鉀固體，溶解得到溶液，然后高錳酸鉀和雜質(zhì)的溶解度的差異，可分離出高錳酸鉀。

(1)向軟錳礦中加入稀硫酸，能將雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為溶于水的物質(zhì)，從而將雜質(zhì)除去，為了加快反應(yīng)速率，可以采取升溫、將軟錳礦粉碎、加大硫酸濃度等措施。金屬氧化物與酸反應(yīng)的離子方程式為：FeO+2H+=Fe2++H2O； Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O； MgO+2H+ =Mg2++H2O；Al2O3+6H+=2Al3++3H2O；MnO2有氧化性，能與Fe2+ 發(fā)生：2Fe2++4H++MnO2=Mn2++2Fe3++2H2O 。故答案為：加快反應(yīng)速率；離子方程式按上述任寫一個(gè)。

(2) ①在KOH存在下，MnO2被KC1O3氧化成K2MnO4 ，KC1O3 被還原為KCl，發(fā)生的反應(yīng)為： 3MnO2+KC1O3+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O 。 ② 加大一種反應(yīng)物的用量，往往可以使另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率提高，本題加入過量的KC1O3，可以太高M(jìn)nO2的轉(zhuǎn)化率，提高其利用率；高溫下KC1O3自身會(huì)分解，降低MnO2利用率，故KC1O3要過量。答案為： KC1O3自身會(huì)分解 ③KOH為強(qiáng)堿，具有強(qiáng)腐蝕性，高溫下腐蝕性更強(qiáng)，能與SiO2、Al2O3發(fā)生反應(yīng)，故不能選用，只能用鐵坩堝，答案選b。

(3)浸取液中含有K2MnO4及雜質(zhì)KCl，相同溫度下，KMnO4和K2CO3溶解度差異很大，所以緩慢通入CO2氣體至溶液pH約為12.3，K2MnO4轉(zhuǎn)化為KMnO4和固體MnO2，同時(shí)生成K2CO3，過濾得到濾液 KMnO4、 K2CO3 、KCl及其他少量雜質(zhì)，相同溫度下 K2CO3 、KCl及其他少量雜質(zhì)溶解度大于KMnO4 ，故可將將濾液蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶到較低溫度，過濾，洗滌就可得到較純的KMnO4晶體，然后低溫烘干即可。答案為：至pH≈12.3 ，過濾，將濾液蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾，洗滌