Question

【题目】高锰酸钾在饮用水和工业污水处理领域的消费增长较快。实验室可用软锰矿(主要成分为MnO2)为原料制备高锰酸钾。其部分流程如下：

已知：墨绿色浸出液的成分为K2MnO4、KCl溶液

回答下列问题：

（1）实验中采用铁坩埚而不是瓷坩埚的原因是：（用化学反应方程式表示）___________________________________________________。

（2）写出生成K2MnO4和KCl反应的化学方程式：________________________；通入CO2，可使MnO42-发生反应，生成MnO及MnO2。若通入CO2太多，则在加热浓缩时，会有__________________晶体和KMnO4晶体一起析出。

（3）在加热、浓缩、烘干的过程中温度不宜过高，其原因是（用化学反应方程式表示）_________________________；过滤用到的玻璃仪器有烧杯、_________、_______；加热时用玻璃棒不断搅拌溶液的目的是_______________________________________；洗涤KMnO4晶体用冷水洗涤较好的原因是_______________________________________。

（4）计算12.25 g KClO3固体经过上述转化，最多可制得KMnO4的质量为___________(结果保留一位小数)。（相对原子质量：K—39 Cl—35.5 O—16 Mn—55）

Answer 1

【答案】 SiO2＋2KOH K2SiO3＋H2O KClO3＋3MnO2＋6KOH 3K2MnO4＋KCl＋3H2O KHCO3 2KMnO4 O2↑＋MnO2＋K2MnO4 漏斗 玻璃棒 受热均匀利于蒸发溶剂 减少高锰酸钾的溶解 31.6 g

【解析】(1)坩埚原料含有SiO2，在高温下，瓷坩埚可以和KOH发生反应SiO2+2KOHK2SiO3+H2O，腐蚀瓷坩埚，故不能使用瓷坩埚，而使用铁坩埚，故答案为：SiO2+2KOHK2SiO3+H2O；

(2)由题意可知，KOH、KClO3、MnO2共熔制得绿色溶液中含有K2MnO4，KCl，由元素守恒可知，还会生成H2O，反应方程式为：KClO3+3MnO2+6KOHKCl+3K2MnO4+3H2O，

由工艺流程可知，通入CO2，可以使MnO42-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太多会生成KHCO3，会有KHCO3晶体和KMnO4晶体一起析出，故答案为：KClO3+3MnO2+6KOHKCl+3K2MnO4+3H2O；KHCO3；

(3)温度过高KMnO4发生分解反应：2KMnO4O2↑+MnO2+K2MnO4，故在加热、浓缩、烘干的过程中温度不宜过高；过滤用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗；加热时用玻璃棒不断搅拌，受热均匀利于蒸发溶剂，防止液体飞溅；洗涤KMnO4晶体用冷水洗涤，降低溶解度，减少因溶解导致的损失，故答案为：2KMnO4O2↑+MnO2+K2MnO4；玻璃棒、漏斗；受热均匀利于蒸发溶剂；减少高锰酸钾的溶解；

(4)生成K2MnO4的反应为：KClO3+3MnO2+6KOH KCl+3K2MnO4+3H2O，通入二氧化碳时，MnO42-→MnO4-，MnO42-→MnO2，根据电子转移守恒2n(MnO2)=n(MnO4-)，根据锰元素守恒可知，转化KMnO4的MnO42-占，可得关系式：KClO3～3K2MnO4～2KMnO4，设12.25g KClO3固体经过上述转化，最多可制得KMnO4的质量为x，则：

KClO3～3K2MnO4～2KMnO4

122.5 316

12.25g x

所以x==31.6g故答案为：31.6。