Question

15．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，其部分流程如图：

（已知锰酸钾为墨绿色固体、高锰酸钾为紫黑色固体）
（1）在操作①和②中，MnO₂ 是该反应的还原剂（“氧化剂”或“还原剂”）；第①步加热熔融时应选用的仪器是A：A．铁坩埚   B．瓷坩埚    C．石英坩埚
（2）为提高第③步的浸出速率，可采取的措施有将熔融物粉碎、不断搅拌、适当加热（写出两项即可）．
（3）第④步通人适量CO₂，发生反应生成MnO₄^-和MnO₂和碳酸盐，则发生反应的离子方程式为3MnO₄^2-+2CO₂=2MnO₄^-+MnO₂↓+2CO₃^2-．
（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）；所得晶体中可能含有的可溶性杂质的化学式为K₂MnO₄、K₂CO₃．
（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^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+5O₂↑+8H₂O．

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）由题意可知，KOH、KClO₃、MnO₂共熔制得绿色K₂MnO₄，发生反应方程式为KClO₃+3MnO₂+6KOH $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$KCl+3K₂MnO₄+3H₂O，根据化合价判断，熔融固体需要用铁坩埚熔融，石英坩埚和瓷坩埚原料含有SiO₂，能和碱反应，高温下与KOH发生反应；
（2）搅拌、适当升温、将废渣碾细成粉末可加快反应速率等均可加快反应速率；
（3）根据流程分析可知，CO₂使MnO₄^2-发生歧化反应，生成MnO₄^-和MnO₂，根据电荷守恒和元素守恒可书写离子方程式；
（4）KMnO₄在加热的条件下会发生分解反应；第④步通人适量CO₂的过程中溶液中有碳酸钾产生，另外溶液中有可以朋部分锰酸钾未完全发生歧化反应，据此判断杂质；
（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．

解答 解：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）由题意可知，KOH、KClO₃、MnO₂共熔制得绿色K₂MnO₄，发生反应方程式为KClO₃+3MnO₂+6KOH $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$KCl+3K₂MnO₄+3H₂O，所以二氧化锰作还原剂，熔融固体需要用铁坩埚熔融，石英坩埚和瓷坩埚原料含有SiO₂，能和碱反应，高温下与KOH发生反应，故选A，
故答案为：还原剂；A；
（2）搅拌、适当升温、将废渣碾细成粉末可加快反应速率等均可加快反应速率，所以为提高第③步的浸出速率，可采取的措施有将熔融物粉碎、不断搅拌、适当加热等，
故答案为：将熔融物粉碎、不断搅拌、适当加热；
（3）根据流程分析可知，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-，
故答案为：3MnO₄^2-+2CO₂=2MnO₄^-+MnO₂↓+2CO₃^2-；
（4）KMnO₄在加热的条件下会发生分解反应，反应的方程式为2KMnO₄ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，第④步通人适量CO₂的过程中溶液中有碳酸钾产生，另外溶液中有可以朋部分锰酸钾未完全发生歧化反应，所以所得晶体中可能含有的可溶性杂质为 K₂MnO₄、K₂CO₃，
故答案为：2KMnO₄ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑； K₂MnO₄、K₂CO₃；
（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^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+5O₂↑+8H₂O，
故答案为：2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+5O₂↑+8H₂O．

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．