Question

【題目】【化學-選修2：化學與技術】（15分）

實驗室用MnO2、KOH及KClO3原料制取高錳酸鉀的實驗流程如下：

回答下列問題：

（1）實驗中采用_______（填“鐵坩堝”或“瓷坩堝”）加熱KOH和KClO3固體混合物。

（2）熔融時，MnO2轉化為K2MnO4，KClO3轉化為KCl，該反應的化學方程式為__________。

（3）幾種物質的溶解度曲線如圖所示。

①通入CO2至pH為10～11, K2MnO4轉化為KMnO4和MnO2，該反應的離子方程式為_________。

②不能通入過量CO2的原因是_____________。

（4）趁熱過濾的目的是_________；用冷水洗滌KMnO4晶體較好的原因是_____________。

（5）計算經過上述轉化，最多可制得KMnO4質量為________（結果保留2位小數）。

Answer 1

【答案】（1）鐵坩堝（2分）；（2）3MnO2+6KOH+KClO33K2MnO4+3H2O(2分)

（3）①3MnO42-+2CO2=2MnO4-+MnO2+2CO32-（2分）；②二氧化碳過量會生成溶解度比K2CO3小得多的KHCO3，KHCO3可能與KMnO4同時析出（2分）

（4）防止KMnO4結晶析出（2分）；減少高錳酸鉀的溶解（2分） （5）6.45g

【解析】

試題分析：（1）玻璃的成分中含SiO2，因為SiO2屬于酸性氧化物，可以和KOH反應，因此不能用玻璃儀器，而用鐵坩堝加熱KOH和KClO3固體混合物；

（2）根據信息，反應方程式為：MnO2＋KClO3＋KOH→K2MnO4＋KCl，MnO2→K2MnO4化合價↑2，KClO3→KCl化合價↓6，最小公倍數為6，因此MnO2、K2MnO4的系數為3，根據鉀元素守恒，KOH的系數為6，根據原子守恒，配平其他，即3MnO2+6KOH+KClO33K2MnO4+KCl+3H2O；

（3）①MnO42－→MnO4－＋MnO2，MnO42－→MnO4－化合價↑1，MnO42－→MnO2化合價↓2，最小公倍數為2，即MnO4－的系數為2，則MnO42－的系數為3，根據反應前后原子守恒和所帶電荷守恒，CO2轉化成了CO32－，因此離子反應式為：3MnO42－+2CO2＝2MnO4－+ MnO2↓ + 2CO32－；

②因為過量的CO2和CO32－反應生成HCO3－，根據溶解度曲線圖，KHCO3的溶解度小，可能和KMnO4一起析出，產物不純，因此原因是：二氧化碳過量會生成溶解度比K2CO3小得多的KHCO3，可能與KMnO4同時析出；

（4）結合圖像可知，幾種物質中，KMnO4的溶解度比其他物質小的多，因此過濾后，加熱濃縮，KMnO4首先析出，然后趁熱過濾，防止其他物質析出；溶解度隨溫度的升高二增大，因此用冷水洗滌KMnO4晶體較好的原因是減少高錳酸鉀的溶解；

（5）二氧化錳、氫氧化鉀和氯酸鉀的物質的量分別是0.12mol、0.19mol、0.02mol，所以在反應中氯酸鉀不足，則根據方程式可知生成高錳酸鉀的質量是。