Question

高锰酸钾是锰的重要化合物和常用氧化剂，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）操作Ⅱ的名称是

 

，实验室进行该操作须用到的玻璃仪器有

 

；
（2）反应②的产物中，氧化产物与还原产物的物质的量之比是

 

；
（3）反应②中“酸化”时不能选择下列酸中的

 

（填字母序号）
a．稀盐酸     b．稀硫酸      c．稀醋酸
（4）电解锰酸钾溶液也可以制备高锰酸钾，其阴极反应式为：2H₂O+2e^-=2OH^-+H₂↑，如图，b为电源的

 

极，电解池的阳极反应式是

 

；若电解过程中收集到2.24L H₂（标准状况），则得到高锰酸钾

 

g．（提示：阴离子放电顺序MnO₄^2-＞OH^-）

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,原电池和电解池的工作原理

专题：实验设计题,氧化还原反应专题

分析：（1）软锰矿中含有不溶于水的物质，由流程图可知，通过操作Ⅰ得到滤液，因此操作Ⅰ为过滤；
（2）K₂MnO₄与酸发生氧化还原反应生成KMnO₄和MnO₂，由化合价升降相等确定氧化产物与还原产物的物质的量之比；
（3）酸性高锰酸钾溶液能氧化盐酸，因此不能选用盐酸酸化；
（4）电解锰酸钾溶液也可以制备高锰酸钾，锰的化合价升高，MnO₄^2-在阳极放电，因此铁棒只能作阴极，所以b为负极；根据得失电子守恒计算高锰酸钾的物质的量，代入m=nM计算质量．

解答： 解：（1）软锰矿中含有不溶于水的物质，由流程图可知，通过操作Ⅰ得到滤液，因此操作Ⅰ为过滤，过滤用到的玻璃仪器有：玻璃棒、漏斗、烧杯，
故答案为：过滤；烧杯、漏斗、玻璃棒；
（2）K₂MnO₄与酸发生氧化还原反应生成KMnO₄和MnO₂，Mn元素的化合价由+6变为+7和+4价，因此KMnO₄为氧化产物，MnO₂为还原产物，根据化合价升降相等可知，
氧化产物与还原产物的物质的量之比为（7-6）：（6-4）=1：2，
故答案为：1：2；
（3）酸性高锰酸钾溶液能氧化盐酸生成氯气，因此不能选用盐酸酸化，
故答案为：a；
（4）电解锰酸钾溶液也可以制备高锰酸钾，锰的化合价升高，MnO₄^2-在阳极放电，电极反应是为MnO₄^2--e^-═MnO₄^-，因此铁棒只能作阴极，所以b为负极；
n（H₂）=

2.24L

22.4L/mol

=0.1mol，根据得失电子守恒可知，生成KMnO₄的物质的量为0.1mol×2=0.2mol，m（KMnO₄）=0.2mol×158g/mol=31.6g，
故答案为：负；MnO₄^2--e^-═MnO₄^-；31.6．

点评：本题考查了高锰酸钾的制备，难度一般，涉及化工生成流程和电解法制备，掌握物质的性质、氧化还原反应原理、电解原理是解题的关键．