Question

12．高锰酸钾在实验室和工农业生产中有广泛的用途．实验室以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步加热熔融应在铁坩埚中进行．而不用瓷坩埚的原因是SiO₂+2KOH$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂SiO₃+H₂O（用化学程式表示）．
（2）第④步通入CO₂，可以使Mn片发生反应．生成MnO₄^-和MnO₂．反应的离子方程式为3MnO₄^2-+2CO₂=2MnO₄^-+MnO₂↓+2CO₃^2-．则完成反应时，转化为KMnO₄的占全部K₂MnO₄的百分率约为66.7%（精确到0.1%）．
（3）第⑤步趁热过滤的是减少过滤的损耗．
（4）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．其原因是2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑（用化学方程式表示）．
（5）H₂O₂和KMnO₄，都是常用的强氧化剂．若向H₂O₂溶液中滴加酸性高锰酸钾溶液．则酸性高锰酸钾溶液会褪色．写出该反应的离子方程式：2MnO₄^-+6H⁺+5H₂O₂=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑．该反应说明H₂O₂的氧化性比KMnO₄弱（填“强”或“弱”）．

Answer 1

分析 在碱性条件下氯酸钾与二氧化锰加热熔融发生氧化还原反应，二氧化锰被氧化成锰酸钾，溶于水得墨绿色K₂MnO₄溶液，K₂MnO₄溶液中通入CO₂使MnO₄^2-发生歧化反应，生成MnO₄^-和MnO₂，趁热过滤除去二氧化锰，得高锰酸钾溶液，冷却结晶得高锰酸钾晶体，
（1）熔融固体需要用铁坩埚熔融，瓷坩埚原料含有SiO₂，能和碱反应，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；CO₂使MnO₄^2-发生歧化反应，生成MnO₄^-和MnO₂，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$\frac{2}{3}$；
（3）趁热过滤的目的是为了减少过滤损失；
（4）KMnO₄在加热的条件下会发生分解反应；
（5）向H₂O₂溶液中滴加酸性高锰酸钾溶液．则酸性高锰酸钾溶液会褪色说明高锰酸钾做氧化剂氧化过氧化氢为氧气，依据电子守恒和原子守恒分析配平书写离子方程式；依据氧化还原反应中氧化剂的氧化性大于反应中其他物质分析判断．

解答 解：（1）熔融固体需要用铁坩埚熔融，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$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$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：铁坩埚；SiO₂+2KOH$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂SiO₃+H₂O；
（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 $\frac{\underline{\;熔融\;}}{\;}$KCl+3K₂MnO₄+3H₂O；CO₂使MnO₄^2-发生歧化反应，生成MnO₄^-和MnO₂，反应的离子方程式为：3MnO₄^2-+2CO₂=2MnO₄^-+MnO₂↓+2CO₃^2-；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$\frac{2}{3}$，故K₂MnO₄完全反应时转化为KMnO₄的百分率约$\frac{2}{3}$×100%=66.7%，
故答案为：3MnO₄^2-+2CO₂=2MnO₄^-+MnO₂↓+2CO₃^2-；66.7%；
（3）步骤⑤趁热过滤的目的是防止降温过程中KMnO₄析出而损耗，减少过滤过程中晶体析出损耗，
故答案为：减少过滤的损耗；
（4）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，反应化学方程式为：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，故在加热、浓缩、烘干的过程中温度不宜过高，
故答案为：过滤；2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
（5）向H₂O₂溶液中滴加酸性高锰酸钾溶液．则酸性高锰酸钾溶液会褪色说明高锰酸钾做氧化剂氧化过氧化氢为氧气，反应的离子方程式为：2MnO₄^-+6H⁺+5H₂O₂=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑；反应中表面高锰酸钾的氧化性大于过氧化氢，
故答案为：2MnO₄^-+6H⁺+5H₂O₂=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑；弱．

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，题目难度中等，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．