题目内容

【题目】某实验小组用软锰矿制备高锰酸钾,主要实验步骤如下:

步骤一:将软锰矿(主要成分为MnO2)、KClO3和KOH固体按一定比例混合后强热可制得绿色K2MnO4

步骤二:将反应后固体充分溶解、过滤,向滤液中通入过量CO2气体使溶液显酸性,K2MnO4在酸性条件下反应得到KMnO4、MnO2和K2CO3,最后分离得到高锰酸钾晶体。

请回答下列问题:

(1)请写出步骤一的化学方程式____________________________,此反应不能用瓷坩埚,原因是(用化学方程式表示)_________________________________

(2)否用浓盐酸代替步骤二中的CO2 ,请简要分析原因__________________________

(3)部分化合物的溶解度随温度的变化如下表所示,从步骤二反应后的混合溶液中分离得到高锰酸钾晶体的方法是蒸发浓缩、_____________,过滤、洗涤、烘干。为进一步增加得到的产品(高锰酸钾晶体)的纯度,常采用的实验方法是____________

一些化合物的溶解度S/g(100g H2O)-1

0℃

10℃

20℃

30℃

40℃

50℃

KCl

27.6

31.0

34.0

37.0

40.0

42.6

K2CO3

51.3

52.0

52.5

53.2

53.9

54.8

KMnO4

2.83

4.4

9.0

12.7

16.9

22.2

(4)按以上方法制备高锰酸钾,每3 mol K2MnO4彻底反应理论上生成_________mol KMnO4;为增大锰酸钾的原子利用率,更好的制备方法是电解法。以K2MnO4溶液为电解液,采用惰性电极电解,当阴极在标准状况下产生5.6 L H2时,产生KMnO4的物质的量是________mol。

【答案】3MnO2 + KClO3 + 6KOH = 3K2MnO4 + KCl +3H2O SiO2 +2KOH=K2SiO3+ H2O 不能,以为浓盐酸和高锰酸钾会发生反应 冷却结晶 重结晶 2 0.5

【解析】

(1)软锰矿主要成分为MnO2,把MnO2、KClO3和KOH固体按一定比例混合后强热可制得绿色K2MnO4和KCl,反应方程式为;3MnO2 + KClO3 + 6KOH = 3K2MnO4 + KCl +3H2O。瓷坩埚主要成分为SiO2 会和KOH溶液反应,其化学方程式为SiO2 +2KOH=K2SiO3+ H2O,所以此反应不能用瓷坩埚。答案:3MnO2 + KClO3 + 6KOH = 3K2MnO4 + KCl +3H2O;SiO2 +2KOH=K2SiO3+ H2O。

(2) 因为K2MnO4在酸性条件下反应得到KMnO4、MnO2和K2CO3,浓盐酸能和KMnO4放出氯气,最后得不到高锰酸钾晶体,所以不能用浓盐酸代替步骤二中的CO2 。答案:不能,以为浓盐酸和高锰酸钾会发生反应。

(3)部分化合物的溶解度随温度的变化如下表所示,从步骤二反应后的混合溶液中分离得到高锰酸钾晶体的方法是蒸发浓缩、冷却结晶过滤、洗涤、烘干。为进一步增加得到的产品(高锰酸钾晶体)的纯度,常采用重结晶的实验方法进行提纯。答案:冷却结晶重结晶。

(4)由K2MnO4在酸性条件下反应得到KMnO4、MnO2和K2CO3,此反应方程式为3K2MnO4+2CO2= 2KMnO4+MnO2+2K2CO3,根据反应方程式每3 mol K2MnO4彻底反应理论上生成2mol KMnO4.

以K2MnO4溶液为电解液,采用惰性电极电解,当阴极在标准状况下产生5.6 L H2时,转移电子数为5.6L/22.4Lmol-12=0.5mol,由K2MnO4KMnO4的物质的量为0.5mol。答案:20.5。

练习册系列答案
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图中的M是短周期金属元素,M的部分电离能如下表:

I1

I2

I3

I4

I5

电离能/kJmol1

738

1451

7733

10540

13630

请回答下列问题:

(1)Ti的基态原子外围电子排布式为_____________

(2)M_____(填元素符号),该金属晶体的堆积模型为六方最密堆积,配位数为_____

(3)纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂,纳米TiO2催化的一个实例如图2所示.化合物甲的分子中采取sp2方式杂化的碳原子有__ 个,化合物乙中采取sp3方式杂化的原子对应的元素的电负性由大到小的顺序为________________

(4)有一种氮化钛晶体的晶胞与NaCl晶胞相似,如图3所示,该晶胞中N、Ti之间的最近距离为a pm,则该氮化钛的密度为____________________gcm3(NA为阿伏加德罗常数的值,只列计算式)。该晶体中与N原子距离相等且最近的N原子有__________

(5)科学家通过X﹣射线探明KCl、MgO、CaO、TiN的晶体与NaCl的晶体结构相似.且知三种离子晶体的晶格能数据如下:

离子晶体

NaCl

KCl

CaO

晶格能/kJmol1

786

715

3401

KCl、CaO、TiN三种离子晶体熔点由高到低的顺序为_____________________

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