Question

【題目】高錳酸鉀是一種用途廣泛的強氧化劑，實驗室制備高錳酸鉀所涉及的化學方程式如下：

MnO2熔融氧化：3MnO2+ KClO3+ 6KOH 3K2MnO4+ KCl+3H2O ；

K2MnO4歧化：3K2MnO4+ 2CO2＝2KMnO4+ MnO2↓+2K2CO3 。

已知K2MnO4溶液顯綠色。請回答下列問題：

(1)MnO2熔融氧化應放在_______________中加熱（填儀器編號）。

①燒杯　②瓷坩堝　③蒸發皿　④鐵坩堝　

(2)在MnO2熔融氧化所得產物的熱浸取液中通入CO2氣體，使K2MnO4歧化的過程在如圖裝置中進行，A、B、C、D、E為旋塞，F、G為氣囊，H為帶套管的玻璃棒。

①為了能充分利用CO2，裝置中使用了兩個氣囊。當試管內依次加入塊狀碳酸鈣和鹽酸后，關閉旋塞B、E，微開旋塞A， 打開旋塞C、D，往熱K2MnO4溶液中通入CO2氣體，未反應的CO2被收集到氣囊F中。待氣囊F收集到較多氣體時，關閉旋塞__________，打開旋塞____________，輕輕擠壓氣囊F，使CO2氣體緩緩地壓入K2MnO4溶液中再次反應，未反應的CO2氣體又被收集在氣囊G中。然后將氣囊G中的氣體擠壓入氣囊F中，如此反復，直至K2MnO4完全反應。

②檢驗K2MnO4歧化完全的實驗操作是_______________________________________。

(3)將三頸燒瓶中所得產物進行抽濾，將濾液倒入蒸發皿中，蒸發濃縮至____________，自然冷卻結晶，抽濾，得到針狀的高錳酸鉀晶體。本實驗應采用低溫烘干的方法來干燥產品，原因是________________。

(4)利用氧化還原滴定法進行高錳酸鉀純度分析，原理為：2MnO4－+5C2O42+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O

現稱取制得的高錳酸鉀產品7.245g，配成500mL溶液，用移液管量取25.00 mL待測液，用0.1000 mol·L－1草酸鈉標準溶液液進行滴定，終點時消耗標準液體積為50.00mL（不考慮雜質的反應），則高錳酸鉀產品的純度為_________（保留4位有效數字，已知M(KMnO4)=158g·mol－1）。若移液管用蒸餾水洗凈后沒有用待測液潤洗或烘干，則測定結果將_________。（填“偏大”、“偏小”、“不變”）

Answer 1

【答案】④ A、C B、D、E 用玻璃棒蘸取三頸燒瓶內的溶液點在濾紙上，若濾紙上只有紫紅色痕跡，無綠色痕跡，表明反應已歧化完全 溶液表面出現晶膜為止 高錳酸鉀晶體受熱易分解 87.23% 偏小

【解析】

(1)熔融固體物質需要在坩堝內加熱，堿性物質不能用瓷坩堝；
(2)①該操作的目的是將氣囊F中的二氧化碳排出，據此判斷正確的操作方法；
②根據“K2MnO4溶液顯綠色”可知，如果該歧化反應結束，則反應后的溶液不會顯示綠色；
(3)蒸發溶液獲得晶體時不能蒸干，避免固體飛濺；高錳酸鉀在溫度較高時容易分解，需要低溫下烘干；
(4)根據n=cV計算出25mL待測液消耗的草酸鈉的物質的量，再根據反應方程式計算出25mL待測液中含有高錳酸鉀的物質的量，從而計算出樣品中含有高錳酸鉀的物質的量，然后根據m=nM計算出高錳酸鉀的質量，最后計算出純度。

(1)熔融固體物質需要在坩堝內加熱，加熱熔融物中含有堿性KOH，瓷坩堝中含有二氧化硅，二氧化硅能夠與氫氧化鉀反應，所以應用鐵坩堝，所以④正確；

(2)①待氣囊F收集到較多氣體時，需要將氣囊F中二氧化碳排出到熱K2MnO4溶液中，所以需要關閉A、C，打開B、D、E，輕輕擠壓氣囊F，從而使CO2氣體緩緩地壓入K2MnO4溶液中再次反應；

②由于K2MnO4溶液顯綠色，所以用玻璃棒蘸取三頸燒瓶內的溶液點在濾紙上，若濾紙上只有紫紅色痕跡，無綠色痕跡，表明反應已歧化完全；

(3)蒸發溶液獲得高錳酸鉀時為避免固體飛濺及高錳酸鉀的分解，不能將溶液蒸干，應該加熱到溶液表面出現晶膜時停止加熱，并且應采用低溫烘干的方法來干燥產品，避免高錳酸鉀晶體受熱發生分解；

(4)50mL 0.1000molL-1草酸鈉標準溶液中含有醋酸鈉的物質的量為：0.1mol/L×0.05L=0.005mol，根據反應2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O可知，消耗0.005mol草酸鈉需要消耗高錳酸根離子的物質的量為：0.005mol×=0.002mol，則500mL配制的樣品溶液中含有高錳酸根離子的物質的量為：0.002mol×=0.04mol，則樣品中含有高錳酸鉀的質量為：0.04mol×158gmol-1=6.32g，則高錳酸鉀產品的純度為：×100%=87.23%；
若移液管用蒸餾水洗凈后沒有用待測液潤洗或烘干，會導致待測液濃度減小，滴定時消耗的標準液體積偏小，測定結果偏小。