Question

【題目】某實(shí)驗(yàn)小組用軟錳礦制備高錳酸鉀，主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：

步驟一：將軟錳礦（主要成分為MnO2）、KClO3和KOH固體按一定比例混合后強(qiáng)熱可制得綠色K2MnO4；

步驟二：將反應(yīng)后固體充分溶解、過(guò)濾，向?yàn)V液中通入過(guò)量CO2氣體使溶液顯酸性，K2MnO4在酸性條件下反應(yīng)得到KMnO4、MnO2和K2CO3，最后分離得到高錳酸鉀晶體。

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)請(qǐng)寫出步驟一的化學(xué)方程式____________________________，此反應(yīng)不能用瓷坩堝，原因是（用化學(xué)方程式表示）_________________________________；

(2)否用濃鹽酸代替步驟二中的CO2 ，請(qǐng)簡(jiǎn)要分析原因__________________________；

(3)部分化合物的溶解度隨溫度的變化如下表所示，從步驟二反應(yīng)后的混合溶液中分離得到高錳酸鉀晶體的方法是蒸發(fā)濃縮、_____________，過(guò)濾、洗滌、烘干。為進(jìn)一步增加得到的產(chǎn)品（高錳酸鉀晶體）的純度，常采用的實(shí)驗(yàn)方法是____________；

一些化合物的溶解度S/g(100g H2O)-1

	0℃	10℃	20℃	30℃	40℃	50℃
KCl	27.6	31.0	34.0	37.0	40.0	42.6
K2CO3	51.3	52.0	52.5	53.2	53.9	54.8
KMnO4	2.83	4.4	9.0	12.7	16.9	22.2

(4)按以上方法制備高錳酸鉀，每3 mol K2MnO4徹底反應(yīng)理論上生成_________mol KMnO4；為增大錳酸鉀的原子利用率，更好的制備方法是電解法。以K2MnO4溶液為電解液，采用惰性電極電解，當(dāng)陰極在標(biāo)準(zhǔn)狀況下產(chǎn)生5.6 L H2時(shí)，產(chǎn)生KMnO4的物質(zhì)的量是________mol。

Answer 1

【答案】3MnO2 + KClO3 + 6KOH = 3K2MnO4 + KCl +3H2O SiO2 +2KOH=K2SiO3+ H2O 不能，以為濃鹽酸和高錳酸鉀會(huì)發(fā)生反應(yīng) 冷卻結(jié)晶 重結(jié)晶 2 0.5

【解析】

（1）軟錳礦主要成分為MnO2，把MnO2、KClO3和KOH固體按一定比例混合后強(qiáng)熱可制得綠色K2MnO4和KCl，反應(yīng)方程式為；3MnO2 + KClO3 + 6KOH = 3K2MnO4 + KCl +3H2O。瓷坩堝主要成分為SiO2 會(huì)和KOH溶液反應(yīng)，其化學(xué)方程式為SiO2 +2KOH=K2SiO3+ H2O，所以此反應(yīng)不能用瓷坩堝。答案：3MnO2 + KClO3 + 6KOH = 3K2MnO4 + KCl +3H2O；SiO2 +2KOH=K2SiO3+ H2O。

(2) 因?yàn)镵2MnO4在酸性條件下反應(yīng)得到KMnO4、MnO2和K2CO3，濃鹽酸能和KMnO4放出氯氣，最后得不到高錳酸鉀晶體，所以不能用濃鹽酸代替步驟二中的CO2 。答案：不能，以為濃鹽酸和高錳酸鉀會(huì)發(fā)生反應(yīng)。

(3)部分化合物的溶解度隨溫度的變化如下表所示，從步驟二反應(yīng)后的混合溶液中分離得到高錳酸鉀晶體的方法是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶 、過(guò)濾、洗滌、烘干。為進(jìn)一步增加得到的產(chǎn)品（高錳酸鉀晶體）的純度，常采用重結(jié)晶的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行提純。答案：冷卻結(jié)晶 、 重結(jié)晶。

（4）由K2MnO4在酸性條件下反應(yīng)得到KMnO4、MnO2和K2CO3，此反應(yīng)方程式為3K2MnO4+2CO2= 2KMnO4+MnO2+2K2CO3,根據(jù)反應(yīng)方程式每3 mol K2MnO4徹底反應(yīng)理論上生成2mol KMnO4.

以K2MnO4溶液為電解液，采用惰性電極電解，當(dāng)陰極在標(biāo)準(zhǔn)狀況下產(chǎn)生5.6 L H2時(shí)，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為5.6L/22.4Lmol-12=0.5mol,由K2MnO4KMnO4的物質(zhì)的量為0.5mol。答案：2；0.5。