题目内容

某学习小组通过查阅资料，设计如下方案制备KMnO₄：

已知：①3MnO₂+KClO₃+6KOH $数学公式$ 3K₂MnO₄+KCl+3H₂O
②几种物质的溶解度：
温度溶解度/g
K₂CO₃ KOH KMnO₄
20℃ 111 112 6.38
60℃ 127 154 22.1
（1）第一步固体熔融时除三脚架、泥三角、细铁棒、坩埚钳外，还需的仪器是．
A．酒精灯　　 B．铁坩埚　　　C．瓷坩埚　　　D．烧杯
（2）反应Ⅰ的化学方程式；
（3）反应Ⅱ的条件为电解，其化学方程式为．
（4）两个途径中操作a、b相同，均包括、、过滤等3步；在整个方案中可以循环利用的产物有．
（5）最后可以用1.5mol?L^-1的草酸（H₂C₂O₄）溶液滴定KMnO₄溶液来测定KMnO₄粗品的纯度（质量分数），则还需要采集的数据为__．

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，加热需要用酒精灯．
故选：AB．
（2）反应I为K₂MnO₄与CO₂反应，由工艺流程转化关系可知生成MnO₂、KMnO₄、K₂CO₃，反应方程式为 3K₂MnO₄+2CO₂=MnO₂+2KMnO₄+2K₂CO₃．
故答案为：3K₂MnO₄+2CO₂=MnO₂+2KMnO₄+2K₂CO₃；
（3）反应II为电解K₂MnO₄溶液，由工艺流程转化关系可知，有生成KMnO₄、KOH生成，阴极发生还原反应，水在阴极放电，还生成H₂，电解反应式为2K₂MnO₄+2H₂O $\text{[math]}$ 2KOH+2KMnO₄+H₂↑．
故答案为：2K₂MnO₄+2H₂O $\text{[math]}$ 2KOH+2KMnO₄+H₂↑．
（4）两个途径中操作a、b都是由溶液中获得晶体，需要蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等，故操作a、b为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤；
从流程图可以看出，需要加入的物质有MnO₂、KOH、KClO₃、CO₂（水可不考虑），反应中又生成KOH、MnO₂，故KOH、MnO₂是可以循环利用的物质，
故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶；KOH、MnO₂；
（5）由滴定时消耗草酸溶液的体积，计算消耗的草酸的物质的量，根据方程式计算n（KMnO₄），进而计算m（KMnO₄），高锰酸钾的质量除以KMnO₄粗品的质量可得KMnO₄粗品的纯度，故还需要采集的数据为：滴定时消耗草酸溶液的体积、KMnO₄粗品的质量．
故答案为：滴定时消耗草酸溶液的体积、KMnO₄粗品的质量．
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；
（2）反应I为K₂MnO₄与CO₂反应，由工艺流程转化关系可知生成MnO₂、KMnO₄、K₂CO₃．
（3）反应II为电解K₂MnO₄溶液，由工艺流程转化关系可知，有生成KMnO₄、KOH生成，阴极发生还原反应，水在阴极放电，还生成H₂．
（4）两个途径中操作a、b为由溶液中获得晶体，需要蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等；
流程中需要加入的物质在后边又生成该物质，该物质可以循环使用；
（5）由滴定时消耗草酸溶液的体积，计算消耗的草酸的物质的量，根据方程式计算n（KMnO₄），进而计算m（KMnO₄），高锰酸钾的质量除以KMnO₄粗品的质量可得KMnO₄粗品的纯度．
点评：本题考查学生阅读题目获取信息能力、电解池、实验基本操作与滴定等，难度中等，（2）中方程式书写为易错点，根据工艺流程判断反应物、产物，然后进行书写．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．

温度	溶解度/g
温度	K₂CO₃	KOH	KMnO₄
20℃	111	112	6.38
60℃	127	154	22.1

沉淀物	Al（OH）₃	Fe（OH）₃	Fe（OH）₂	Ni（OH）₂
pH	5.2	3.2	9.7	9.2

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