Question

高锰酸钾是锰的重要化合物，也是中学化学实验中常用的试剂．以下是实验室中模拟工业上用软锰矿制备高锰酸钾的部分流程图．

（1）操作Ⅰ的名称为

 

．反应②的化学方程式为

 

．
（2）制备KMnO₄也可以用电解法．用Pt作阳极，Fe作阴极，K₂MnO₄为电解液，阳极的电极反应式为

 

．
（3）KMnO₄在酸性介质中的强氧化性广泛应用于化学实验中．
例如：2KMnO₄+3H₂SO₄+5Na₂SO₃=5Na₂SO₄+K₂SO₄+2MnSO₄+3H₂O．某同学用KMnO₄测定实验室长期存放的Na₂SO₃固体的纯度．现准确称取6.3g Na₂SO₃固体样品，配成500mL溶液．取25.00mL上述溶液放入锥形瓶中，用0.01000mol/L 的酸性KMnO₄溶液进行滴定．滴定结果如下表所示：

滴定次数	待测溶液的体积/mL	标准溶液的体积
		滴定前刻度/mL	滴定后刻度/mL
1	25.00mL	0.02	24.01
2	25.00mL	0.70	24.71
3	25.00mL	0.20	24.20

①配制500mLNa₂SO₃溶液时，必须用到的实验仪器有：烧杯、玻璃棒、托盘天平、药匙和

 

、

 

．
②判断滴定终点的依据是

 

．
③用上述实验数据，计算Na₂SO₃的纯度为

 

．
（4）25℃时，已知Ksp[Mn（OH）₂]=2.06×10^-13，则室温时，0.01mol/L氢氧化钠溶液中，锰离子的浓度最大可达到

 

mol/L．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验评价题

分析：二氧化锰与氢氧化钾粉碎在空气中熔融，加水溶解得到K₂MnO₄溶液，通入二氧化碳得到KMnO₄、MnO₂、K₂CO₃，过滤除去滤渣（MnO₂），滤液为KMnO₄、K₂CO₃溶液，浓缩结晶，趁热过滤得到KMnO₄晶体，滤液中含有K₂CO₃，在滤液中加氢氧化钙得到碳酸钙沉淀和KOH；
（1）操作Ⅰ是分离溶液和难溶物的实验操作为过滤；，反应②通入二氧化碳得到KMnO₄、MnO₂、K₂CO₃的反应，依据原子守恒配平书写化学方程式；
（2）在电解槽中用铂板作用阳极，铁作阴极电解K₂MnO₄溶液得到KMnO₄，阴极上水得电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，阳极上锰酸根离子失电子反应氧化反应生成高锰酸根离子；
（3）①配制溶液的实验步骤和注意问题分析选择需要的仪器；
②酸性KMnO₄溶液进行滴定亚硫酸钠溶液，滴入最后一滴，溶液呈紫红色且半分钟不变化，证明反应达到终点；
③计算25ml溶液消耗高锰酸钾溶液平均体积，结合化学方程式定量关系计算得到250ml溶液中亚硫酸钠物质的量，得到质量分数；
（4）依据溶度积常数计算分析．

解答： 解：二氧化锰与氢氧化钾粉碎在空气中熔融，加水溶解得到K₂MnO₄溶液，通入二氧化碳得到KMnO₄、MnO₂、K₂CO₃，过滤除去滤渣（MnO₂），滤液为KMnO₄、K₂CO₃溶液，浓缩结晶，趁热过滤得到KMnO₄晶体，滤液中含有K₂CO₃，在滤液中加氢氧化钙得到碳酸钙沉淀和KOH；
（1）操作Ⅰ是分离溶液和难溶物的实验操作为过滤；反应②通入二氧化碳得到KMnO₄、MnO₂、K₂CO₃的反应，依据原子守恒配平书写化学方程式3K₂MnO₄+2 CO₂=2 KMnO₄+2K₂CO₃+MnO₂↓；
故答案为：过滤；3K₂MnO₄+2 CO₂=2 KMnO₄+2K₂CO₃+MnO₂↓；
（2）电解锰酸钾溶液时，阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子，电极反应为2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-，阳极上锰酸根离子失电子生成高锰酸根离子，电极反应式为2MnO₄^2--2e^-═2MnO₄^-，
故答案为：2MnO₄^2--2e^-═2MnO₄^-；
（3）①依据配制500mLNa₂SO₃溶液的操作步骤分析，必须用到的实验仪器有：烧杯、玻璃棒、托盘天平、药匙、500 mL容量瓶  胶头滴管；
故答案为：500 mL容量瓶；胶头滴管；
②酸性KMnO₄溶液进行滴定亚硫酸钠溶液，滴入最后一滴，溶液呈紫红色且半分钟不变化，证明反应达到终点；
故答案为：锥形瓶溶液从无色变为浅红色，且半分钟内不褪去；
③标准溶液体积平均为=

24.01-0.02+24.71-0.7+24.2-0.2

3

=24ml，依据化学方程式定量关系计算
         2KMnO₄+3H₂SO₄+5Na₂SO₃=5Na₂SO₄+K₂SO₄+2MnSO₄+3H₂O．
      2                  5
0.024L×0.01000mol/L     n
n=0.0006mol
250ml溶液中含有Na₂SO₃物质的量=0.0006mol×

500

25

=0.012mol
6.3g Na₂SO₃固体样品中亚硫酸钠质量分数=

0.012mol×126g/mol

6.3g

×100%=24%；
故答案为：24%；
（4）25℃时，已知Ksp[Mn（OH）₂]=2.06×10^-13，则室温时，0.01mol/L氢氧化钠溶液中，Ksp[Mn（OH）₂]=c（Mn²⁺）c²（OH^-）=2.06×10^-13，锰离子的浓度最大可达到c（Mn²⁺）=

2.06×10-13

0.012

=2.06×10^-9mol/L，
故答案为：2.06×10^-9．

点评：本题考查了物质提纯方法，溶液配制电解原理的分析应用，氧化还原反应滴定实验过程分析和计算方法的分析，掌握基础是关键，题目难度中等．