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的目的是獲得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________。

圖1 圖2

（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，溶液顏色由紫色轉變為綠色(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，MnO4－轉化為MnO42－，溶液顏色由紫色轉變為綠色)

【解析】

在堿性條件下氯酸鉀與二氧化錳加熱熔融發生氧化還原反應，二氧化錳被氧化成錳酸鉀，溶于水得墨綠色K2MnO4溶液，K2MnO4溶液中加入氫氧化鉀溶液再調節pH值為10～11，使MnO42-發生歧化反應，生成MnO4-和MnO2，趁熱過濾除去二氧化錳，得高錳酸鉀溶液，冷卻結晶得高錳酸鉀晶體。

(1)在堿性條件下氯酸鉀與二氧化錳加熱熔融發生氧化還原反應，生成K2MnO4，同時還產生了KCl和H2O，反應的化學方程式為KClO3+3MnO2+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O↑；瓷坩堝和石英坩堝中均含有SiO2，在加熱條件下SiO2能與KOH反應，Al2O3在加熱熔融時也可與KOH反應，故只能選用鐵坩堝；
(2)操作④是使MnO42-發生歧化反應，生成MnO4-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-和氧氣，反應的離子方程式為 4MnO4－＋4OH－===4MnO42－＋O2↑＋2H2O；在調節pH值時，若使用鹽酸，Cl－具有還原性，可將K2MnO4和KMnO4還原，所以如果用鹽酸會被高錳酸鉀氧化成氯氣，故不能用鹽酸調節pH值；
(3)抽濾與過濾相比，抽濾速度快、效果好，所以用抽濾不用過濾；
(4)電解K2MnO4溶液(綠色)的方法制造KMnO4，電解過程中右側石墨電極為陽極，是K2MnO4發生氧化反應生成KMnO4，電極反應式為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)，