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5.高锰酸钾是一种用途广泛的强氧化剂,实验室制备高锰酸钾所涉及的化学方程式如下:
MnO2熔融氧化:3MnO2+KClO3+6KOH $\frac{\underline{\;熔融\;}}{\;}$3K2MnO4+KCl+3H2O;
K2MnO4歧化:3K2MnO4+2CO2=2KMnO4+MnO2↓+2K2CO3
已知K2MnO4溶液显绿色.请回答下列问题:
(1)MnO2熔融氧化应放在④中加热(填仪器编号).
①烧杯 ②瓷坩埚 ③蒸发皿 ④钨坩埚
(2)在MnO2熔融氧化所得产物的热浸取液中通入CO2气体,使K2MnO4歧化的过程在如图装置中进行,A、B、C、D、E为旋塞,F、G为气囊,H为带套管的玻璃棒.
①为了能充分利用CO2,装置中使用了两个气囊.当试管内依次加入块状碳酸钙和盐酸后,关闭旋塞B、E,微开旋塞A,打开旋塞C、D,往热K2MnO4溶液中通入CO2气体,未反应的CO2被收集到气囊F中.待气囊F收集到较多气体时,关闭旋塞A、C,打开旋塞B、D、E,轻轻挤压气囊F,使CO2气体缓缓地压入K2MnO4溶液中再次反应,未反应的CO2气体又被收集在气囊G中.然后将气囊G中的气体挤压入气囊F中,如此反复,直至K2MnO4完全反应.
②通入CO2后,用玻璃棒蘸取溶液点在滤纸上,观察到用玻璃棒蘸取三颈烧瓶内的溶液点在滤纸上,若滤纸上只有紫红色痕迹,无绿色痕迹证明歧化反应已发生.
(3)将三颈烧瓶中所得产物进行过滤,将滤液倒入蒸发皿中,蒸发浓缩,自然冷却结晶,过滤,得到针状的高锰酸钾晶体.本实验应采用低温烘干的方法来干燥产品,原因是溶液表面出现晶膜为止、高锰酸钾晶体受热易分解.
(4)利用氧化还原滴定法进行高锰酸钾纯度分析,原理为:2MnO4-+5C2O42-+16H+═2Mn2++10CO2↑+8H2O现称取制得的高锰酸钾产品7.245g,配成500mL溶液,用滴定管量取25.00mL待测液,用0.1000mol•L-1草酸钠标准溶液液进行滴定,终点时消耗标准液体积为50.00mL(不考虑杂质的反应),则高锰酸钾产品的纯度为87.23%(保留3位有效数字,已知M(KMnO4)=158g•mol-1).若量取待测液的滴定管用蒸馏水洗净后没有用待测液润洗或烘干,则最终测定结果将偏小.(填“偏大”、“偏小”、“不变”)

分析 (1)熔融固体物质需要在坩埚内加热,加热熔融物含有碱性KOH应用铁坩埚;
(2)①该操作的目的是将气囊F中的二氧化碳排出,据此判断正确的操作方法;
②根据“K2MnO4溶液显绿色”可知,如果该歧化反应结束,则反应后的溶液不会显示绿色;
(3)蒸发溶液获得晶体时不能蒸干,避免固体飞溅;高锰酸钾在温度较高时容易分解,需要低温下烘干;
(4)根据n=cV计算出25mL待测液消耗的醋酸钠的物质的量,再根据反应方程式计算出25mL待测液中含有高锰酸钾的物质的量,从而计算出样品中含有高锰酸钾的物质的量,然后根据m=nM计算出高锰酸钾的质量,最后计算出纯度;待测液被蒸馏水稀释后浓度减小,测定的样品中含有的高锰酸钾物质的量减小,纯度减小.

解答 解:(1)熔融固体物质需要在坩埚内加热,加热熔融物中含有碱性KOH,瓷坩埚中含有二氧化硅,二氧化硅能够与氢氧化钾反应,所以应用铁坩埚,所以④正确,
故答案为:④;
(2)①待气囊F收集到较多气体时,需要将气囊F中二氧化碳排出到热K2MnO4溶液中,所以需要关闭A、C,打开B、D、E,轻轻挤压气囊F,从而使CO2气体缓缓地压入K2MnO4溶液中再次反应,
故答案为:A、C;B、D、E;
②由于K2MnO4溶液显绿色,所以用玻璃棒蘸取三颈烧瓶内的溶液点在滤纸上,若滤纸上只有紫红色痕迹,无绿色痕迹,表明反应已歧化完全,
故答案为:用玻璃棒蘸取三颈烧瓶内的溶液点在滤纸上,若滤纸上只有紫红色痕迹,无绿色痕迹;
(3)蒸发溶液获得高锰酸钾时不能蒸干,避免固体飞溅及高锰酸钾的分解,所以应该加热到溶液表面出现晶膜时停止加热,并且应采用低温烘干的方法来干燥产品,避免高锰酸钾晶体受热发生分解,
故答案为:溶液表面出现晶膜为止、高锰酸钾晶体受热易分解;
(4)50mL 0.1000mol•L-1草酸钠标准溶液中含有醋酸钠的物质的量为:0.1mol/L×0.05L=0.005mol,根据反应2MnO4-+5C2O42-+16H+═2Mn2++10CO2↑+8H2O可知,消耗0.005mol醋酸钠需要消耗高锰酸根离子的物质的量为:0.005mol×$\frac{5}{2}$=0.002mol,
500mL配制的样品溶液中含有高锰酸根离子的物质的量为:0.002mol×$\frac{500mL}{25mL}$=0.04mol,
则样品中含有高锰酸钾的质量为:0.04mol×158g•mol-1=6.32g,
则高锰酸钾产品的纯度为:$\frac{6.32g}{7.245g}$×100%=87.23%;
若滴定管用用蒸馏水洗净后没有用待测液润洗或烘干,则导致待测液浓度减小,滴定时消耗的标准液体积偏小,测定结果偏小,
故答案为:87.23%;偏小.

点评 本题通过高锰酸钾的制备,考查了物质制备实验方案的设计方法,题目难度中等,涉及了样品中纯度计算、化学实验基本操作方法、物质制备原理等知识,明确物质制备原理及流程为解答本题的关键,试题充分考查了学生的分析、理解能力及化学实验、化学计算的能力.

练习册系列答案
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1.2g无其他物质
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1.2gMnO2 0.5g
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11.如图1表示气体的制取、性质探究和尾气处理,如图2表示气体的制取,收集和尾气的处理(均省略夹持装置).仅用图中装置和表中提供的物质能完成相关实验,且相关“说明”正确的最合理选项是(  )
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A浓硫酸铜片品红溶液酸性高锰酸钾溶液c,d中溶液颜色均褪色,依次体现SO2漂白性和还原性
B浓硫酸蔗糖紫色石蕊溶液NaOH溶液c中溶液变红色,不能判断是SO2的作用
C稀硝酸Cu收集NO2H2Od中反应每消耗3mol氧化剂,转移2mol电子
D浓氨水碱石灰收集NH3稀H2SO4d中反应产物可作肥料
A.AB.BC.CD.D

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