Question

【題目】高錳酸鉀是常用的消毒劑、除臭劑、水質凈化劑以及強氧化劑，下圖是在實驗室中制備KMnO4晶體的流程：

回答下列問題：

（1）操作②目的是獲得K2MnO4，同時還產生了KCl和H2O，試寫出該步反應的化學方程式： _______________。操作①和②均需在坩堝中進行，根據實驗實際應選擇_______________(填序號)。

a．瓷坩堝 b．氧化鋁坩堝 c．鐵坩堝 d．石英坩堝

（2）操作④是使K2MnO4轉化為KMnO4和MnO2，該轉化過程中發生反應的離子方程式為_______________。若溶液堿性過強，則MnO4-又會轉化為MnO42-，該轉化過程中發生反應的離子方程式為_______________。因此需要通入某種氣體調pH=10-11，在實際操作中一般選擇CO2而不是HCl，原因是_______________。

（3）操作⑤過濾時，選擇圖2所示裝置而不用圖1所示裝置的原因是_______________。

（4）還可采用電解K2MnO4溶液(綠色)的方法制造KMnO4(電解裝置如圖所示)，電解過程中右側石墨電極的電極反應式為_______________。溶液逐漸由綠色變為紫色。但若電解時間過長，溶液顏色又會轉變成綠色，可能的原因是_______________。

Answer 1

【答案】KClO3＋3MnO2＋6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O↑ c 3MnO42-+2H2O=2MnO4-+MnO2↓+4OH- 4MnO4-+4OH-=4MnO42-+O2↑+2H2O Cl-具有還原性，可將K2MnO4和KMnO4還原 過濾速度快、效果好 MnO42--e-= MnO4- 電解較長時間后，陽極產生的MnO4-在陰極被還原，紫色又轉變為綠色。(或陰極上氫離子放電生成氫氣，同時產生大量的氫氧根離子，溶液堿性增強，紫色又轉變為綠色

【解析】

（1）根據圖示，操作②中的反應物有KClO3、MnO2和KOH加熱時生成K2MnO4、KCl和H2O，反應的化學方程式為：KClO3＋3MnO2＋6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O↑；操作①和②的反應物中均含有堿性物質，堿能夠與氧化鋁、二氧化硅及硅酸鹽反應，應選擇鐵坩堝，故答案為KClO3＋3MnO2＋6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O↑；c；

（2）操作④中K2MnO4轉化為KMnO4和MnO2，反應的離子方程式為：3MnO42-+ 2H2O = 2MnO4-+ MnO2↓+ 4OH-；若溶液堿性過強，則MnO4-又會轉化為MnO42-，反應的離子方程式為：4MnO4-+4OH-= 4MnO42-+ O2↑+ 2H2O；通入CO2調pH=10-11，不選用HCl，是因為Cl-具有還原性，可將K2MnO4和KMnO4還原，

故答案為3MnO42-+ 2H2O = 2MnO4-+ MnO2↓+ 4OH-；4MnO4-+4OH-= 4MnO42-+ O2↑+ 2H2O；Cl-具有還原性，可將K2MnO4和KMnO4還原；

（3） 圖1為普通過濾裝置，圖2為抽濾裝置，抽濾裝置過濾速度快，過濾效果好，且能夠過濾顆粒很小是固體和糊狀物，

故答案為過濾速度快、效果好；

（4）電解過程中右側石墨電極連接電源正極，是陽極，發生氧化反應，電極反應式為：MnO42--e-= MnO4-；若電解時間過長，陽極產生的MnO4-在陰極被還原，紫色又轉變為綠色，也可能是陰極上氫離子放電生成氫氣，同時產生大量的氫氧根離子，溶液堿性增強，紫色又轉變為綠色，

故答案為MnO42--e-= MnO4-；電解較長時間后，陽極產生的MnO4-在陰極被還原，紫色又轉變為綠色。(或陰極上氫離子放電生成氫氣，同時產生大量的氫氧根離子，溶液堿性增強，紫色又轉變為綠色) 。