Question

12．高錳酸鉀在實驗室和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有廣泛的用途．實驗室以二氧化錳為主要原料制備高錳酸鉀．其部分流程如下：

（1）第①步加熱熔融應(yīng)在鐵坩堝中進行．而不用瓷坩堝的原因是SiO₂+2KOH$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂SiO₃+H₂O（用化學程式表示）．
（2）第④步通入CO₂，可以使Mn片發(fā)生反應(yīng)．生成MnO₄^-和MnO₂．反應(yīng)的離子方程式為3MnO₄^2-+2CO₂=2MnO₄^-+MnO₂↓+2CO₃^2-．則完成反應(yīng)時，轉(zhuǎn)化為KMnO₄的占全部K₂MnO₄的百分率約為66.7%（精確到0.1%）．
（3）第⑤步趁熱過濾的是減少過濾的損耗．
（4）第⑥步加熱濃縮至液面有細小晶體析出時．停止加熱．冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥．干燥過程中．溫度不宜過高．其原因是2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑（用化學方程式表示）．
（5）H₂O₂和KMnO₄，都是常用的強氧化劑．若向H₂O₂溶液中滴加酸性高錳酸鉀溶液．則酸性高錳酸鉀溶液會褪色．寫出該反應(yīng)的離子方程式：2MnO₄^-+6H⁺+5H₂O₂=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑．該反應(yīng)說明H₂O₂的氧化性比KMnO₄弱（填“強”或“弱”）．

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溶液中通入CO₂使MnO₄^2-發(fā)生歧化反應(yīng)，生成MnO₄^-和MnO₂，趁熱過濾除去二氧化錳，得高錳酸鉀溶液，冷卻結(jié)晶得高錳酸鉀晶體，
（1）熔融固體需要用鐵坩堝熔融，瓷坩堝原料含有SiO₂，能和堿反應(yīng)，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；CO₂使MnO₄^2-發(fā)生歧化反應(yīng)，生成MnO₄^-和MnO₂，反應(yīng)中MnO₄^2-→MnO₄^-，Mn元素化合價由+6價升高為+7，化合價總共升高1價，MnO₄^2-→MnO₂，Mn元素化合價由+6價降低為+4，化合價總共降低2價，化合價升高最小公倍數(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$\frac{2}{3}$；
（3）趁熱過濾的目的是為了減少過濾損失；
（4）KMnO₄在加熱的條件下會發(fā)生分解反應(yīng)；
（5）向H₂O₂溶液中滴加酸性高錳酸鉀溶液．則酸性高錳酸鉀溶液會褪色說明高錳酸鉀做氧化劑氧化過氧化氫為氧氣，依據(jù)電子守恒和原子守恒分析配平書寫離子方程式；依據(jù)氧化還原反應(yīng)中氧化劑的氧化性大于反應(yīng)中其他物質(zhì)分析判斷．

解答 解：（1）熔融固體需要用鐵坩堝熔融，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$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$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：鐵坩堝；SiO₂+2KOH$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂SiO₃+H₂O；
（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，還會生成H₂O，反應(yīng)方程式為KClO₃+3MnO₂+6KOH $\frac{\underline{\;熔融\;}}{\;}$KCl+3K₂MnO₄+3H₂O；CO₂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-+2CO₂=2MnO₄^-+MnO₂↓+2CO₃^2-；反應(yīng)中MnO₄^2-→MnO₄^-，Mn元素化合價由+6價升高為+7，化合價總共升高1價，MnO₄^2-→MnO₂，Mn元素化合價由+6價降低為+4，化合價總共降低2價，化合價升高最小公倍數(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$\frac{2}{3}$，故K₂MnO₄完全反應(yīng)時轉(zhuǎn)化為KMnO₄的百分率約$\frac{2}{3}$×100%=66.7%，
故答案為：3MnO₄^2-+2CO₂=2MnO₄^-+MnO₂↓+2CO₃^2-；66.7%；
（3）步驟⑤趁熱過濾的目的是防止降溫過程中KMnO₄析出而損耗，減少過濾過程中晶體析出損耗，
故答案為：減少過濾的損耗；
（4）第⑥步加熱濃縮至液面有細小晶體析出時，停止加熱，冷卻結(jié)晶，過濾，洗滌，干燥，KMnO₄在溫度過高的條件下會發(fā)生分解反應(yīng)，反應(yīng)化學方程式為：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，故在加熱、濃縮、烘干的過程中溫度不宜過高，
故答案為：過濾；2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
（5）向H₂O₂溶液中滴加酸性高錳酸鉀溶液．則酸性高錳酸鉀溶液會褪色說明高錳酸鉀做氧化劑氧化過氧化氫為氧氣，反應(yīng)的離子方程式為：2MnO₄^-+6H⁺+5H₂O₂=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑；反應(yīng)中表面高錳酸鉀的氧化性大于過氧化氫，
故答案為：2MnO₄^-+6H⁺+5H₂O₂=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑；弱．

點評 本題考查學生對工藝流程的理解、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，題目難度中等，是對所學知識的綜合運用與能力的考查，需要學生具備扎實的基礎(chǔ)知識與綜合運用知識、信息進行解決問題的能力．