Question

2．高锰酸钾是中学常用的试剂，工业上可用软锰矿制备高锰酸钾流程如图．

（1）铋酸钠（不溶于水）用于定性检验酸性溶液中Mn²⁺的存在（铋的还原产物为Bi³⁺，Mn的氧化产物为+7价），写出反应的离子方程式2Mn²⁺+5NaBiO₃+14H⁺=2MnO₄^-+5Bi³⁺+5Na⁺+7H₂O．
（2）KMnO₄稀溶液是一种常用的消毒剂．其消毒原理与下列物质相同的是AB（填代号）．
a．84消毒液（NaClO溶液）b．双氧水    c．苯酚   d．75%酒精
（3）理论上（不考虑物质循环与制备过程中的损失）1mol MnO₂可制得$\frac{2}{3}$mol KMnO₄．
（4）该生产中需要纯净的CO₂气体，为了便于控制反应，在实验室所用气体发生装置最好是C（选填代号）．写出应用该装置制取CO₂的离子方程式CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑．

（5）操作Ⅱ根据KMnO₄和K₂CO₃两物质在溶解度（填性质）上的差异，采用浓缩结晶（填操作步骤）、趁热过滤得到KMnO₄粗晶体．
（6）上述流程中可以循环使用的物质有MnO₂、KOH（写化学式）．

Answer 1

分析 MnO₂与KOH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，反应方程式为：3K₂MnO₄+2CO₂═2KMnO₄+2K₂CO₃+MnO₂，过滤除去滤渣（MnO₂），滤液中溶质为KMnO₄、K₂CO₃，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）铋酸钠（不溶于水）用于定性检验酸性溶液中Mn²⁺的存在（铋的还原产物为Bi³⁺，Mn的氧化产物为+7价），二者发生氧化还原反应，溶液由无色变为紫色，根据反应物和生成物写出该反应的离子方程式；
（2）KMnO₄稀溶液是一种常用的消毒剂，是因为高锰酸钾具有强氧化性；
（3）根据原子守恒及方程式计算1mol MnO₂可制得KMnO₄的物质的量；
（4）实验室用盐酸与石灰石制备二氧化碳，反应不需要加热，可以用启普发生器制备；
（5）利用KMnO₄和K₂CO₃在溶解性上的差异性进行分离；
（6）在流程图中能参加且生成的物质可以循环利用．

解答 解：MnO₂与KOH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，反应方程式为：3K₂MnO₄+2CO₂═2KMnO₄+2K₂CO₃+MnO₂，过滤除去滤渣（MnO₂），滤液中溶质为KMnO₄、K₂CO₃，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）铋酸钠（不溶于水）用于定性检验酸性溶液中Mn²⁺的存在（铋的还原产物为Bi³⁺，Mn的氧化产物为+7价），二者发生氧化还原反应，溶液由无色变为紫色，根据反应物和生成物写出该反应的离子方程式为2Mn²⁺+5NaBiO₃+14H⁺=2MnO₄^-+5Bi³⁺+5 Na⁺+7H₂O，
故答案为：2Mn²⁺+5NaBiO₃+14H⁺=2MnO₄^-+5Bi³⁺+5 Na⁺+7H₂O；
（2）KMnO₄有强氧化性，利用其强氧化性杀菌消毒，消毒原理与84消毒液、双氧水一样，故答案为：AB；
（3）根据原子守恒得1molMnO₂生成时1molK₂MnO₄，1molK₂MnO₄在反应3K₂MnO₄+2CO₂═2KMnO₄+2K₂CO₃+MnO₂中生成$\frac{2}{3}$molKMnO₄，所以理论上（不考虑物质循环与制备过程中的损失）1mol MnO₂可制得$\frac{2}{3}$mol KMnO₄，
故答案为：$\frac{2}{3}$；
（4）实验室用盐酸与石灰石制备二氧化碳，反应不需要加热，可以用启普发生器制备，离子反应方程式为CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑，
故答案为：C；CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑；
（5）KMnO₄和K₂CO₃在水溶液中都易溶，但二者溶解性不同，所以利用KMnO₄和K₂CO₃在溶解性上的差异性进行分离；采用浓缩结晶、趁热过滤得到KMnO₄粗晶体，
故答案为：溶解性；浓缩结晶；
（6）根据流程分析可知：在开始的反应物和最终的生成物中都含有MnO₂和KOH，所以二氧化锰和氢氧化钾能循环使用；
故答案为：MnO₂；KOH．

点评 本题考查物质制备，为高考常考查方式，明确化学反应原理、物质分离提纯方法、物质性质是解本题关键，注意各个过程可能发生的反应及物质成分，注意（3）题理论上1mol MnO₂不能制得1mol KMnO₄，为易错点．