Question

高锰酸钾是中学常用的试剂．工业上用软锰矿制备高锰酸钾流程如下．

（1）铋酸钠（不溶于水）用于定性检验酸性溶液中Mn²⁺的存在（铋的还原产物为Bi³⁺，Mn的氧化产物为+7价），写出反应的离子方程式

 

．
（2）KMnO₄稀溶液是一种常用的消毒剂．其消毒原理与下列物质相同的是

 

（填代号）．
a．84消毒液（NaClO溶液）  b．双氧水    c．苯酚  d．75%酒精
（3）上述流程中可以循环使用的物质有

 

、

 

（写化学式）．
（4）理论上（若不考虑物质循环与制备过程中的损失）1mol MnO₂可制得

 

 mol KMnO₄．
（5）该生产中需要纯净的CO₂气体．写出实验室制取CO₂的化学方程式

 

，所需气体产生装置是

 

（选填代号）．

（6）操作Ⅰ的名称是

 

；操作Ⅱ根据KMnO₄和K₂CO₃两物质在

 

（填性质）上的差异，采用

 

（填操作步骤）、趁热过滤得到KMnO₄粗晶体．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：二氧化锰与氢氧化钾在空气中熔融，加水溶解得到K₂MnO₄溶液，通入二氧化碳得到KMnO₄、MnO₂、K₂CO₃，过滤除去滤渣（MnO₂），滤液为KMnO₄、K₂CO₃溶液，浓缩结晶，趁热过滤得到KMnO₄晶体，滤液中含有K₂CO₃，在滤液中加氢氧化钙得到碳酸钙沉淀和KOH；
（1）铋酸钠（不溶于水）在酸性溶液中与Mn²⁺反应生成MnO₄^-和Bi³⁺；
（2）KMnO₄有强氧化性，消毒原理与84消毒液、双氧水一样；
（3）根据流程分析，最初反应物中和最终生成物中含有的物质就能循环利用；
（4）最初的原料中1mol MnO₂恰好得到1mol K₂MnO₄，根据3K₂MnO₄+2CO₂=2KMnO₄+2K₂CO₃+MnO₂计算；
（5）实验室用盐酸与石灰石制备二氧化碳，反应不需要加热，可以用启普发生器制备；
（6）分离固体与溶液，采用过滤操作，利用KMnO₄和K₂CO₃在溶解性上进行分离．

解答： 解：二氧化锰与氢氧化钾在空气中熔融，加水溶解得到K₂MnO₄溶液，通入二氧化碳得到KMnO₄、MnO₂、K₂CO₃，过滤除去滤渣（MnO₂），滤液为KMnO₄、K₂CO₃溶液，浓缩结晶，趁热过滤得到KMnO₄晶体，滤液中含有K₂CO₃，在滤液中加氢氧化钙得到碳酸钙沉淀和KOH；
（1）铋酸钠（不溶于水）在酸性溶液中与Mn²⁺反应生成MnO₄^-和Bi³⁺，则反应的离子方程式为：2Mn²⁺+5NaBiO₃+14H⁺═2MnO₄^-+5Bi³⁺+5Na⁺+7H₂O；
故答案为：2Mn²⁺+5NaBiO₃+14H⁺═2MnO₄^-+5Bi³⁺+5Na⁺+7H₂O；
（2）KMnO₄有强氧化性，利用其强氧化性杀菌消毒，消毒原理与84消毒液、双氧水一样，故答案为：ab；
（3）根据流程分析可知：在开始的反应物和最终的生成物中都含有MnO₂和KOH，所以二氧化锰和氢氧化钾能循环使用；
故答案为：MnO₂；KOH；
（4）由2MnO₂+4KOH+O₂

熔融  .

2K₂MnO₄+2H₂O 可知最初的原料中1mol MnO₂恰好得到1mol K₂MnO₄．由3K₂MnO₄+2CO₂=2KMnO₄+2K₂CO₃+MnO₂知，1mol K₂MnO₄在反应中能得到

2

3

molKMnO₄，
故答案为：

2

3

；
（5）实验室用盐酸与石灰石制备二氧化碳，其反应的方程式为：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑，反应不需要加热，可以用启普发生器制备，所以选用的装置为A或C；
故答案为：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；AC；
（6）该操作是分离固体与溶液，是过滤操作，KMnO₄和K₂CO₃在溶解性上不同采用热的情况下采用浓缩结晶的方式可分离，
故答案为：过滤；溶解性；浓缩结晶．

点评：本题考查了物质的制备实验方案设计，涉及常见氧化剂与还原剂、氧化还原反应、化学计算和对工艺流程的理解、阅读题目获取信息的能力等，难度中等，需要学生具有扎实的基础知识与灵活运用知识解决问题的能力．