Question

近年来，高锰酸钾在饮用水和工业污水处理领域的消费需求增长较快．实验室可用二氧化锰为主要原料制备高锰酸钾．其部分流程如下：

（1）第①步中采用铁坩埚而不用瓷坩埚的原因是（用化学方程式表示）

SiO₂+2KOH=K₂SiO₃+H₂O

．
（2）KOH、KClO₃和MnO₂共熔反应生成墨绿色K₂MnO₄的化学方程式为

6KOH+KClO₃+3MnO₂=KCl+3K₂MnO₄+3H₂O

．
（3）第④步通入CO₂，可以使MnO₄^2-发生反应，生成MnO₄^-和MnO₂．则K₂MnO₄完成反应时，转化为KMnO₄的百分率约为

66.7%

（精确到0.1%）．
（4）第⑤步趁热过滤的目的是

减少过滤的损耗，提高产率

．
（5）第⑥步加热浓缩至液面有细小晶体析出时，停止加热，冷却结晶、

过滤

、洗涤、干燥．干燥过程中，温度不宜过高，因为

温度过高KMnO₄会分解

．

Answer 1

分析：（1）瓷坩埚原料含有SiO₂，高温下与KOH发生反应；
（2）由题意可知，KOH、KClO₃、MnO₂共熔制得绿色K₂MnO₄，根据氧化还原反应可知，还生成KCl，由元素守恒可知，还会生成H₂O；
MnO₂存在，高温下KClO₃可能发生分解反应生成氯化钾与氧气；
（3）反应中MnO₄^2-→MnO₄^-，Mn元素化合价由+6价升高为+7，化合价总共升高1价，MnO₄^2-→MnO₂，Mn元素化合价由+6价降低为+4，化合价总共降低2价，化合价升高最小公倍数为2，故MnO₄^-系数为2，MnO₂系数为1，根据锰元素守恒可知，转化KMnO₄的MnO₄^2-占

2

3

；
（4）工艺流程可知，CO₂使MnO₄^2-发生歧化反应，生成MnO₄^-和MnO₂，根据元素守恒可知，会生成K₂CO₃，若通入CO₂太多，会生KHCO₃，滤液中含有KHCO₃、KMnO₄；
温度降低，物质的溶解度降低，温度过低析出晶体多；
（5）KMnO₄在加热的条件下会发生分解反应．

解答：（1）瓷坩埚原料含有SiO₂，在高温下，瓷坩埚可以和KOH发生反应SiO₂+2KOH═K₂SiO₃+H₂O，腐蚀瓷坩埚，故不能使用瓷坩埚，而使用铁坩埚，
故答案为：在高温下，瓷坩埚可以和KOH发生反应SiO₂+2KOH═K₂SiO₃+H₂O，腐蚀瓷坩埚；
（2）由题意可知，KOH、KClO₃、MnO₂共熔制得绿色K₂MnO₄，根据氧化还原反应可知，还生成KCl，由元素守恒可知，还会生成H₂O，反应方程式为KClO₃+3MnO₂+6KOH

熔融  .

KCl+3K₂MnO₄+3H₂O；
故答案为：KClO₃+3MnO₂+6KOH

熔融  .

KCl+3K₂MnO₄+3H₂O；
（3）反应中MnO₄^2-→MnO₄^-，Mn元素化合价由+6价升高为+7，化合价总共升高1价，MnO₄^2-→MnO₂，Mn元素化合价由+6价降低为+4，化合价总共降低2价，化合价升高最小公倍数为2，故MnO₄^-系数为2，MnO₂系数为1，根据锰元素守恒MnO₄^2-系数为3，所以转化KMnO₄的MnO₄^2-占

2

3

，故K₂MnO₄完全反应时转化为KMnO₄的百分率约

2

3

×100%=66.7%，
故答案为：66.7%；
（4）工艺流程可知，CO₂使MnO₄^2-发生歧化反应，生成MnO₄^-和MnO₂，根据元素守恒可知，会生成K₂CO₃，若通入CO₂太多，会生KHCO₃，滤液中含有KHCO₃、KMnO₄，在加热浓缩时，会有KHCO₃晶体和KMnO₄晶体一起析出；温度降低，物质的溶解度降低，混合液趁热过滤，减少产品的损失，提高产率，
故答案为：减少产品的损失，提高产率；
（5）第⑥步加热浓缩至液面有细小晶体析出时，停止加热，冷却结晶，过滤，洗涤，干燥，KMnO₄在温度过高的条件下会发生分解反应，故在加热、浓缩、烘干的过程中温度不宜过高，故答案为：过滤，温度过高会导致KMnO₄分解．

点评：本题考查学生对工艺流程的理解、阅读获取信息能力、物质推断、氧化还原反应、工艺条件的控制等，难度中等，是对所学知识的综合运用与能力的考查，需要学生具备扎实的基础知识与综合运用知识、信息进行解决问题的能力．