Question

8．高锰酸钾在实验室和工农业生产中有广泛的用途，实验室以二氧化锰为主要原料制备高锰酸钾，其部分流程如下：

Ⅰ．（1）第①步加热熔融应在铁坩埚中进行，而不用瓷坩埚的原因是SiO₂+2KOH=K₂SiO₃+H₂O （用化学程式表示）．
（2）第④步通人适量CO₂，发生反应生成KMnO₄和MnO₂和碳酸盐，则发生反应的离子方程式为3MnO₄^2-+2CO₂=2MnO₄^-+MnO₂+2CO₃^2-．
（3）第⑥步加热浓缩至液面有细小晶体析出时，停止加热，冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，干燥过程中，温度不宜过高，其原因是防止温度过高，KMn0₄受热分解．
（4）H₂O₂和KMnO₄都是常用的强氧化剂，若向H₂O₂溶液中滴加酸性高锰酸钾溶液，则酸性高锰酸钾溶液会褪色，该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为5：2．
Ⅱ．某小组设计如图所示的装置图（图中夹持和加热装置略去），分别研究SO₂和Cl₂的性质．

（5）若从左端分别通人SO₂和Cl₂，装置A中观察到的现象是否相同？相同（填“相同”或“不相同”）；
（6）若装置B中装有5.0mL l.0mol/L的碘水，当通入足量Cl₂完全反应后，共转移了5.0×10^-2mol电子，该反应的化学方程式为5Cl₂+I₂+6H₂O=2HIO₃+10HCl．
（7）探究SO₂的性质时，E装置中以NaOH溶液吸收尾气，实验结束后，E装置中可能含有的溶质为NaOH、Na₂SO₃、Na₂SO₄（以化学式作答）．

Answer 1

分析 氢氧化钾和氯酸钾加热熔融加入二氧化锰得到熔融物，加入蒸馏水得到墨绿色浸取液，通入二氧化碳发生反应生成KMnO₄和MnO₂和碳酸盐，加热成热过滤得到滤液，滤液加热浓缩至液面有细小晶体析出时，停止加热，冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，干燥过程中，温度不宜过高得到高锰酸钾，
（1）熔融固体需要用铁坩埚熔融，瓷坩埚原料含有SiO₂，能和碱反应，高温下与KOH发生反应；
（2）由题意可知，KOH、KClO₃、MnO₂共熔制得绿色K₂MnO₄，CO₂使MnO₄^2-发生歧化反应，生成MnO₄^-和MnO₂；
（3）KMnO₄在加热的条件下会发生分解反应；
（4）向H₂O₂溶液中滴加酸性高锰酸钾溶液．则酸性高锰酸钾溶液会褪色说明高锰酸钾做氧化剂氧化过氧化氢为氧气，依据电子守恒和原子守恒分析配平书写离子方程式；依据氧化还原反应中定量关系计算；
（5）根据SO₂和Cl₂的化学性质分析反应现象，从而判断反应现象是否相同；
（6）设碘元素在氧化产物中的化合价为a，则根据电子转移守恒有5.0×10^-3L×1.0×10^-3mol/L×2×a=5.0×10^-5mol，解得：a=+5，所以碘单质被氧化为HIO₃，据此书写方程式；
（7）以NaOH溶液吸收尾气，NaOH溶液一定过量，SO₂和NaOH反应产生亚硫酸钠，亚硫酸钠易被空气中的氧气氧化生成硫酸钠．

解答 解：Ⅰ．（1）由于KOH是强碱，在加热及高温时容易与玻璃、陶瓷中的SiO₂发生反应，该反应的方程式为：SiO₂+2KOH$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂SiO₃+H₂O．所以加热熔融KClO₃和KOH的混合物应在铁坩埚中进行，故答案为：SiO₂+2KOH$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂SiO₃+H₂O；
（2）KOH、KClO₃、MnO₂共熔制得绿色K₂MnO₄，CO₂使MnO₄^2-发生歧化反应，生成MnO₄^-和MnO₂，根据题意结合原子守恒和电荷守恒，可得该反应的方程式为：3MnO₄^2-+2CO₂=2MnO₄^-+MnO₂↓+2CO₃^2-，故答案为：3MnO₄^2-+2CO₂=2MnO₄^-+MnO₂↓+2CO₃^2-；
（3）第⑥步加热浓缩至液面有细小晶体析出时．停止加热．冷却结晶、过滤、洗涤、干燥．KMnO₄受热容易发生分解反应：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑．为了防止KMnO₄的分解，所以在干燥时温度不宜过高，故答案为：防止温度过高，KMn0₄受热分解；
（4）KMnO₄和H₂O₂都有强的氧化性，但KMnO₄的氧化性更强，所以二者发生反应时H₂O₂作还原剂，把KMnO₄还原为无色的Mn²⁺，而使溶液褪色，2MnO₄^-+6H⁺+5H₂O₂=2Mn²⁺+5O₂↑+8H₂O，氧化产物与还原产物的物质的量之比为5：2，故答案为：5：2；
Ⅱ．（5）二氧化硫能和有色物质反应生成无色物质，所以二氧化硫有漂白性；氯气和水反应生成次氯酸，次氯酸具有强氧化性，能使有色物质褪色，所以若从左端分别通入SO₂和Cl₂，装置A中观察到的现象相同，都使品红褪色，故答案为：相同；
（6）装置B中装有5.0mL1.0mol•L^-1的碘水，当通入足量Cl₂完全反应后，共转移了5.0×10^-2mol电子，故I元素在氧化产物中的化合价为5.0×10^-2/（0.005×1.0）=5，故氧化产物为HIO₃，氯气被还原为HCl，反应方程式为：5Cl₂+I₂+6H₂O=10HCl+2HIO₃ ，故答案为：5Cl₂+I₂+6H₂O=10HCl+2HIO₃ ；
（7）以NaOH溶液吸收尾气，NaOH溶液一定过量，SO₂和NaOH反应产生亚硫酸钠，亚硫酸钠易被空气中的氧气氧化生成硫酸钠，所以实验结束后，E装置中可能含有的溶质为NaOH、Na₂SO₃、Na₂SO₄，故答案为：NaOH、Na₂SO₃、Na₂SO₄．

点评 本题考查学生对工艺流程的理解、阅读获取信息能力、物质推断、氧化还原反应、工艺条件的控制等，题目难度中等，是对所学知识的综合运用与能力的考查，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．