Question

近年来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MnO₂）为原料制备高锰酸钾．其部分流程如下：

（1）实验中采用铁坩埚而不用瓷坩埚的原因是______．
（2）KOH、KClO₃、MnO₂共熔制得绿色K₂MnO₄的化学方程式为______．此时还有可能发生的反应为______（用化学方程式表示）
（3）通入CO₂可使MnO₄^2-发生歧化反应，生成MnO₄^-和MnO₂，则K₂MnO₄完全反应时转化为KMnO₄的百分率约______（精确至0.1%）
（4）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；混合液趁热过滤的目的是______．
（5）在加热、浓缩、烘干的过程中温度不宜过高，其原因是______．

Answer 1

（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 KCl+3K₂MnO₄+3H₂O；MnO₂作催化剂，高温下KClO₃可能发生分解反应生成氯化钾与氧气，反应方程式为2KClO₃2KCl+3O₂↑，
故答案为：KClO₃+3MnO₂+6KOH KCl+3K₂MnO₄+3H₂O；2KClO₃2KCl+3O₂↑；
（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，故K₂MnO₄完全反应时转化为KMnO₄的百分率约×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：KHCO₃；减少产品的损失，提高产率；
（5）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：温度过高会导致KMnO₄分解．
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；
（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．
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．