Question

5．高锰酸钾在实验室和医疗上有非常广泛的应用．以下是工业上用软锰矿（主要含MnO₂）制备高锰酸钾晶体的一种工艺流程：

（1）上述生产过程中，第①步的氧化剂为（写化学式）O₂．
（2）第②步反应的化学方程式是3K₂MnO₄+2CO₂═2KMnO₄+2K₂CO₃+MnO₂．
（3）由母液制得KOH应加入的物质是Ba（OH）₂或Ca（OH）₂或CaO等．写出相应化学方程式Ca（OH）₂+K₂CO₃═CaCO₃↓+2KOH．
（4）操作Ⅰ用到的仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒、铁架台（带铁圈），操作Ⅱ是根据KMnO₄和K₂CO₃两种物质在溶解度上的差异，采用蒸发结晶、趁热过滤得到KMnO₄粗晶体．

Answer 1

分析 本题是工业上用软锰矿（主要含MnO₂）制备高锰酸钾晶体的一种工艺流程，其中软锰矿先与KOH的熔融物在有氧气做氧化剂前提下等到K₂MnO₄，再向K₂MnO₄溶液里通CO₂制KMnO₄，同时等到不溶的MnO₂，通过过滤除去不溶物，再滤液进行分离提纯得到KMnO4粗晶体；
（1）软锰矿先与KOH的熔融物在有氧气参与反应的前提下等到K₂MnO₄，其中Mn元素的化合价升高，MnO₂是还原剂，氧气是还原剂；
（2）第②步是向K₂MnO₄溶液里通CO₂制KMnO₄，同时得到K₂CO₃，可见反应中Mn元素的化合价既升高又降低，还原产物应为MnO₂；
（3）将K₂CO₃转化为KOH，应选择一种碱溶液，同时根据复分解反应的条件，要生成不溶性的碳酸盐；
（4）操作Ⅰ是过滤，可结合过滤操作选择仪器，KMnO₄和KOH的混合溶液中得到，可结合两者的溶解度随温度变化情况，选择重结果进行分离得到KMnO₄粗晶体．

解答 解：（1）软锰矿与KOH的熔融物在有氧气作氧化剂的前提下等到K₂MnO₄，故答案为：O₂；
（2）向K₂MnO₄溶液里通CO₂制KMnO₄和K₂CO₃，根据化合价升降可知还原产物为MnO₂，发生反应的化学方程式为3K₂MnO₄+2CO₂═2KMnO₄+2K₂CO₃+MnO₂，故答案为：3K₂MnO₄+2CO₂═2KMnO₄+2K₂CO₃+MnO₂；
（3）根据复分解反应的条件，只要选择Ca（OH）₂或Ba（OH）₂就可以将K₂CO₃转化为KOH，发生反应的化学方程式为Ca（OH）₂+K₂CO₃═Ca CO₃↓+2KOH，
故答案为：Ba（OH）₂或Ca（OH）₂或CaO等；Ca（OH）₂+K₂CO₃═Ca CO_3↓+2KOH；
（4）过滤操作用到的仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒、铁架台（带铁圈），可利用溶解度的差异通过蒸发浓缩，冷却结晶的方法分离KMnO₄和KOH的混合溶得到KMnO₄粗晶体，故答案为：漏斗、烧杯、玻璃棒、铁架台（带铁圈）；溶解度．

点评 本题是属制备实验操作的设计与评价，涉及氧化还原反应的分析及混合物的分离提纯，难度中等，重点考查学生的基础掌握情况．