Question

【題目】高錳酸鉀是實驗室常用的氧化劑。某實驗小組制備高錳酸鉀，具體流程如圖：

實驗一：錳酸鉀的制備。稱取3.0 g KClO3固體和 7. 0 g KOH固體混合，于鐵坩堝中小火加熱，待混合物熔融后用鐵棒不斷攪拌，再加入4.0g MnO2 繼續(xù)加熱。

(1)熔融時加人 MnO2 后坩堝中反應(yīng)的化學(xué)方程式為 _____________。

(2)用鐵棒而不用玻璃棒攪拌的原因是______________ 。

實驗二：錳酸鉀的歧化。待鐵坩堝冷涼后放人燒杯中，加水共煮浸取，取出坩堝，開啟啟普發(fā)生器，趁熱向溶液中通入CO2，直到溶液綠色全部變?yōu)樽仙珵橹�，靜置沉淀，用砂芯漏斗進(jìn)行抽濾，留濾液。歧化反應(yīng)實驗裝置如圖所示：

(3)向啟普發(fā)生器中加入塊狀固體的位置_______ （選填字母“a”“b”或“ c”)。該儀器的優(yōu)點是方便控制反應(yīng)的發(fā)生與停止，其原理是_____________。

(4)燒杯中錳酸鉀歧化反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________。

(5)錳酸鉀歧化時不能用鹽酸代替 CO2，原因是_______________ 。

實驗三：錳酸鉀的濃縮結(jié)晶。將濾液轉(zhuǎn)移至蒸發(fā)皿中，蒸發(fā)濃縮，自然冷卻結(jié)晶，抽濾至干。將晶體轉(zhuǎn)移至已知質(zhì)量的表面皿上，放入烘箱中 80℃ 干燥半小時左右，冷卻，稱量，產(chǎn)品質(zhì)量為 3.16 g。

(6)蒸發(fā)濃縮濾液至___________停止加熱。

(7)該實驗小組制備高錳酸鉀的產(chǎn)率是____________。

Answer 1

【答案】KClO3+3MnO2+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O 玻璃棒中的SiO2在熔融狀態(tài)下與KOH反應(yīng) b 打開止水夾，塊狀固體與液體接觸發(fā)生反應(yīng)，關(guān)閉止水夾，啟普發(fā)生器內(nèi)壓強增大，液體被壓入長頸漏斗，塊狀固體和液體脫離接觸，反應(yīng)停止。 3K2MnO4 +2CO2=MnO2+2KMnO4+2K2CO3 錳酸鉀可以將鹽酸氧化放出氯氣造成污染，同時也降低高錳酸鉀的產(chǎn)率 溶液表面出現(xiàn)晶膜時 65.25%

【解析】

(1)根據(jù)氧化還原反應(yīng)分析化學(xué)方程式；

(2)玻璃棒的成分為SiO2；

(3)根據(jù)啟普發(fā)生器原理分析；

(4)根據(jù)氧化還原反應(yīng)分析化學(xué)方程式；

(5)錳酸鉀具有強氧化性，與HCl反應(yīng)；

(6)根據(jù)蒸發(fā)結(jié)晶的操作作答；

(7)根據(jù)質(zhì)量守恒關(guān)系式計算產(chǎn)率。

(1)根據(jù)信息，反應(yīng)方程式為：MnO2＋KClO3＋KOH→K2MnO4＋KCl，MnO2→K2MnO4化合價↑2，KClO3→KCl化合價↓6，最小公倍數(shù)為6，因此MnO2、K2MnO4的系數(shù)為3，根據(jù)鉀元素守恒，KOH的系數(shù)為6，根據(jù)原子守恒，配平其他，則KClO3+3MnO2+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O，故答案為：KClO3+3MnO2+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O；

(2)玻璃的成分中含SiO2，因為SiO2屬于酸性氧化物，可以和KOH反應(yīng)，因此不能用玻璃儀器，而用鐵坩堝和鐵制攪拌棒，故答案為：玻璃棒中的SiO2在熔融狀態(tài)下與KOH反應(yīng)；

(3)固體放在啟普發(fā)生器的中間層，從b處加入塊狀固體；打開止水夾，塊狀固體與液體接觸發(fā)生反應(yīng)，關(guān)閉止水夾，啟普發(fā)生器內(nèi)壓強增大，液體被壓入長頸漏斗，塊狀固體和液體脫離接觸，反應(yīng)停止，故答案為：b；打開止水夾，塊狀固體與液體接觸發(fā)生反應(yīng)，關(guān)閉止水夾，啟普發(fā)生器內(nèi)壓強增大，液體被壓入長頸漏斗，塊狀固體和液體脫離接觸，反應(yīng)停止；

(4) MnO42－→MnO4－＋MnO2，MnO42－→MnO4－化合價↑1，MnO42－→MnO2化合價↓2，最小公倍數(shù)為2，即MnO4－的系數(shù)為2，則MnO42－的系數(shù)為3，根據(jù)反應(yīng)前后原子守恒和所帶電荷守恒，CO2轉(zhuǎn)化成了CO32－，因此化學(xué)反應(yīng)方程式為：3K2MnO4+2CO2=MnO2+2KMnO4+2K2CO3，故答案為：3K2MnO4+2CO2=MnO2+2KMnO4+2K2CO3；

(5)錳酸鉀具有強氧化性，與HCl反應(yīng)生成氯氣，造成污染，同時也降低高錳酸鉀的產(chǎn)率，故答案為：錳酸鉀可以將鹽酸氧化放出氯氣造成污染，同時也降低高錳酸鉀的產(chǎn)率；

(6)蒸發(fā)濃縮濾液至溶液表面出現(xiàn)晶膜時停止加熱，故答案為：溶液表面出現(xiàn)晶膜時；

(7)由(1)有KClO3+3MnO2+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O，加入4.0g MnO2消耗的KClO3的質(zhì)量為1.88g，消耗的KOH的質(zhì)量為5.15g，可知MnO2完全反應(yīng)，再結(jié)合3K2MnO4 +2CO2=MnO2+2KMnO4+2K2CO3，則有關(guān)系式，則理論上生成的高錳酸鉀質(zhì)量x=，高錳酸鉀的產(chǎn)率是，故答案為：65.25%。