Question

某化学研究性学习小组通过查阅资料，设计了如下图所示的方法来制备 KMnO₄．
已知：①3MnO₂+KClO₃+6KOH3K₂MnO₄+KCl+3H₂O
②几种物质的溶解度：

温度	溶解度/g
	K2CO3	KOH	KMnO4
20℃	111	112	6.38
60℃	127	154	22.1

请回答下列问题：
（l）第一步固体熔融时除三脚架、泥三角、细铁棒、坩埚钳外，还需下列仪器中的______．
A．蒸发皿　　　B．烧杯　 C．酒精灯　　D．铁钳祸
（2）写出反应I化学方程式______；该反应产物中可以循环利用的是______．
（3）反应II的条件为电解，写出阴极的电极反应式______．
（4）途径一、二中的操作a、b相同，均包括蒸发浓缩、______、过滤等3 步．
（5）通过用草酸滴定 KMnO₄溶液的方法可测定 KMnO₄ 粗品的纯度（质量分数）．
①实验时要将草酸晶体（H₂C₂O₄?2H₂O）配成标准溶液，则配制 l00mL 1.5mol?L^-1的草酸溶液，需要称取草酸晶体的质量为______g．
②该实验中除KMnO₄粗品的质量、草酸晶体的质量外，还需要采集的数据有______．

Answer 1

解：（1）熔融固体物质需要再坩埚内加热，加热熔融物含有碱性KOH应用铁坩埚，加热需要用酒精灯，故选：CD；
（2）反应I为K₂MnO₄与CO₂反应，由工艺流程转化关系可知生成MnO₂、KMnO₄、K₂CO₃，反应方程式为 3K₂MnO₄+2CO₂=MnO₂+2KMnO₄+2K₂CO₃；
从流程图可以看出，需要加入的物质有MnO₂、KOH、KClO₃、CO₂（水可不考虑），反应中又生成MnO₂，故MnO₂是可以循环利用的物质，故答案为：3K₂MnO₄+2CO₂=MnO₂+2KMnO₄+2K₂CO₃；MnO₂；
（3）反应II为电解K₂MnO₄溶液，由工艺流程转化关系可知，有生成KMnO₄、KOH生成，阴极发生还原反应，水在阴极放电，生成KOH与H₂，电极反应式为2H₂O+2e-=2OH^-+H₂↑（或2H⁺+2e-=H₂↑），
故答案为：2H₂O+2e-=2OH^-+H₂↑（或2H⁺+2e-=H₂↑）；
（4）由溶液中获得晶体，需要蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等，故答案为：冷却结晶；
（5）①n（H₂C₂O₄）=0.1L×1.5mol?L^-1=0.15mol，所以n（H₂C₂O₄?2H₂O）=n（H₂C₂O₄）=0.15mol，m（H₂C₂O₄?2H₂O）=0.15mol×126g/mol=18.9g，
故答案为：18.9；
②由滴定时消耗草酸溶液的体积，计算消耗的草酸的物质的量，根据方程式计算n（KMnO₄），进而计算m（KMnO₄）与纯度，所以该实验中除KMnO₄粗品的质量、草酸晶体的质量外，还需要采集的数据滴定时消耗草酸溶液的体积，
故答案为：滴定时消耗草酸溶液的体积体积．
分析：（1）熔融固体物质需要再坩埚内加热，加热熔融物含有碱性KOH应用铁坩埚；
（2）反应I为K₂MnO₄与CO₂反应，由工艺流程转化关系可知生成MnO₂、KMnO₄、K₂CO₃．流程中需要加入的物质在后边又生成该物质，该物质可以循环使用；
（3）反应II为电解K₂MnO₄溶液，由工艺流程转化关系可知，有生成KMnO₄、KOH生成，阴极发生还原反应，水在阴极放电，生成KOH与H₂；
（4）由溶液中获得晶体，需要蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等；
（5）①根据n=cV计算草酸的物质的量，n（H₂C₂O₄?2H₂O）=n（H₂C₂O₄），再根据m=nM计算m（H₂C₂O₄?2H₂O）；
②由滴定时消耗草酸溶液的体积，计算消耗的草酸的物质的量，根据方程式计算n（KMnO₄），进而计算m（KMnO₄）与纯度．
点评：本题考查学生阅读题目获取信息能力、电解池、物质的量浓度、实验基本操作与滴定等，难度中等，（2）中方程式书写为易错点，根据工艺流程判断反应物、产物，然后进行书写．