Question

10．由软锰矿制备高锰酸钾的主要反应如下：
熔融氧化3MnO₂+KClO₃+6KOH$\stackrel{高温}{→}$3K₂MnO₄+KCl+3H₂O
加酸歧化3K₂MnO₄+2CO₂→2KMnO₄+MnO₂↓+2K₂CO₃
已知相关物质的溶解度（20℃）

物质	K2CO3	KHCO3	K2SO4	KMnO4
溶解度g/100g	111	33.7	11.1	6.34

完成下列填空：
（1）在实验室进行“熔融氧化”操作时，应选用铁棒、坩埚钳和cd．（填序号）
a．表面皿       b．蒸发皿       c．铁坩埚       d．泥三角
（2）加酸时不宜用硫酸的原因是生成K₂SO₄溶解度小，会降低产品的纯度；不宜用盐酸的原因是盐酸具有还原性，会被氧化，降低产品的量．
（3）采用电解法也可实现K₂MnO₄的转化，2K₂MnO₄+2H₂O$\stackrel{通电}{→}$2KMnO₄+2KOH+H₂↑．与原方法相比，电解法的优势为K₂MnO₄中的锰元素可以完全转化到KMnO₄中，原子利用率高．
（4）草酸钠滴定法测定高锰酸钾的质量分数步骤如下：
（已知 涉及到的反应：Na₂C₂O₄+H₂SO₄→H₂C₂O₄（草酸）+Na₂SO₄5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺→2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O   Na₂C₂O₄的式量：134、KMnO₄的式量：158）
Ⅰ称取0.80g 的高锰酸钾产品，配成50mL溶液．
Ⅱ称取0.2014gNa₂C₂O₄，置于锥形瓶中，加入蒸馏水使其溶解，再加入少量硫酸酸化．
Ⅲ将瓶中溶液加热到75～80℃，趁热用Ⅰ中配制的高锰酸钾溶液滴定至终点．消耗高锰酸钾溶液8.48mL，则样品中高锰酸钾的质量分数为0.700（保留3位小数）．达到滴定终点的标志是无色变为紫色且半分钟不褪色．
（5）加热温度大于90℃，部分草酸发生分解，会导致测得产品纯度偏高．（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）
（6）将一定量高锰酸钾溶液与酸化的草酸钠溶液混合，测得反应溶液中Mn²⁺的浓度随反应时间t的变化如图，其原因可能为Mn²⁺可能是该反应的催化剂，随着Mn²⁺的产生，反应速率大大加快．

Answer 1

分析 （1）熔融固体物质需要再坩埚内加热，加热熔融物含有碱性KOH应用铁坩埚、铁棒、坩埚钳、泥三角、酒精灯；
（2）根据表中数据可知，K₂SO₄溶解度小，加硫酸时会生成K₂SO₄，会降低产品的纯度；盐酸具有还原性，会被氧化，降低产品的量；
（3）电解法的优势为K₂MnO₄中的锰元素可以完全转化到KMnO₄中；
（4）根据反应Na₂C₂O₄+H₂SO₄→H₂C₂O₄（草酸）+Na₂SO₄ 5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺→2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O找出关系式，然后结合题中数据计算；
滴定终点，溶液颜色发生变化，且半分钟内颜色不变；
（5）加热温度大于90℃，部分草酸发生分解，消耗高锰酸钾溶液的体积减少；
（6）反应中Mn²⁺浓度发生显著变化，应是反应生成的Mn²⁺对反应有催化作用．

解答 解：（1）熔融固体物质需要再坩埚内加热，加热熔融物含有碱性KOH应用铁坩埚、铁棒、坩埚钳、泥三角、酒精灯，
故答案为：cd；
（2）根据表中数据可知，K₂SO₄溶解度小，加硫酸时会生成K₂SO₄，会降低产品的纯度；盐酸具有还原性，会被氧化，降低产品的量，故不宜用盐酸，
故答案为：生成K₂SO₄溶解度小，会降低产品的纯度；盐酸具有还原性，会被氧化，降低产品的量；
（3）与原方法相比，电解法的优势为K₂MnO₄中的锰元素可以完全转化到KMnO₄中，提高了锰元素的利用率，
故答案为：K₂MnO₄中的锰元素可以完全转化到KMnO₄中，原子利用率高；
（4）根据反应Na₂C₂O₄+H₂SO₄→H₂C₂O₄（草酸）+Na₂SO₄ 5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺→2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O可得关系式：5Na₂C₂O₄～2KMnO₄，
设配制的8.48mL配制的样品溶液中含有高锰酸钾的质量为x，
则：5Na₂C₂O₄～2KMnO₄，
    134×5    2×158
    0.2014g    x
x=$\frac{158×2×0.2014g}{134×5}$=0.0950g，
50mL该样品溶液中含有高锰酸钾的质量为：0.0950g×$\frac{50mL}{8.48mL}$=0.560g，
则样品中高锰酸钾的质量分数为：$\frac{0.560g}{0.80g}$=0.700g，
滴定终点时的现象为：当最后一滴KMnO₄溶液滴入后，溶液由无色变为红色，且半分钟不褪色，
故答案为：0.700；无色变为紫色且半分钟不褪色；
（5）加热温度大于90℃，部分草酸发生分解，消耗高锰酸钾溶液的体积减少，会导致测得产品纯度偏高，
故答案为：偏高；
（6）反应中Mn²⁺浓度发生显著变化，应是反应生成的Mn²⁺对反应有催化作用，且c（Mn²⁺）浓度大催化效果更好，
故答案为：Mn²⁺可能是该反应的催化剂，随着Mn²⁺的产生，反应速率大大加快．

点评 本题考查制备方案的设计，题目难度中等，涉及氧化还原反应离子方程式的书写、氧化还原反应滴定等知识，注意把握实验的原理，需要学生具备一定的理论分析能力和计算解决问题的能力．