Question

【题目】高锰酸钾是实验室常用的氧化剂。某实验小组制备高锰酸钾，具体流程如图：

实验一：锰酸钾的制备。称取3.0 g KClO3固体和 7. 0 g KOH固体混合，于铁坩埚中小火加热，待混合物熔融后用铁棒不断搅拌，再加入4.0g MnO2 继续加热。

(1)熔融时加人 MnO2 后坩埚中反应的化学方程式为 _____________。

(2)用铁棒而不用玻璃棒搅拌的原因是______________ 。

实验二：锰酸钾的歧化。待铁坩埚冷凉后放人烧杯中，加水共煮浸取，取出坩埚，开启启普发生器，趁热向溶液中通入CO2，直到溶液绿色全部变为紫色为止，静置沉淀，用砂芯漏斗进行抽滤，留滤液。歧化反应实验装置如图所示：

(3)向启普发生器中加入块状固体的位置_______ （选填字母“a”“b”或“ c”)。该仪器的优点是方便控制反应的发生与停止，其原理是_____________。

(4)烧杯中锰酸钾歧化反应的化学方程式为___________________。

(5)锰酸钾歧化时不能用盐酸代替 CO2，原因是_______________ 。

实验三：锰酸钾的浓缩结晶。将滤液转移至蒸发皿中，蒸发浓缩，自然冷却结晶，抽滤至干。将晶体转移至已知质量的表面皿上，放入烘箱中 80℃ 干燥半小时左右，冷却，称量，产品质量为 3.16 g。

(6)蒸发浓缩滤液至___________停止加热。

(7)该实验小组制备高锰酸钾的产率是____________。

Answer 1

【答案】KClO3+3MnO2+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O 玻璃棒中的SiO2在熔融状态下与KOH反应 b 打开止水夹，块状固体与液体接触发生反应，关闭止水夹，启普发生器内压强增大，液体被压入长颈漏斗，块状固体和液体脱离接触，反应停止。 3K2MnO4 +2CO2=MnO2+2KMnO4+2K2CO3 锰酸钾可以将盐酸氧化放出氯气造成污染，同时也降低高锰酸钾的产率 溶液表面出现晶膜时 65.25%

【解析】

(1)根据氧化还原反应分析化学方程式；

(2)玻璃棒的成分为SiO2；

(3)根据启普发生器原理分析；

(4)根据氧化还原反应分析化学方程式；

(5)锰酸钾具有强氧化性，与HCl反应；

(6)根据蒸发结晶的操作作答；

(7)根据质量守恒关系式计算产率。

(1)根据信息，反应方程式为：MnO2＋KClO3＋KOH→K2MnO4＋KCl，MnO2→K2MnO4化合价↑2，KClO3→KCl化合价↓6，最小公倍数为6，因此MnO2、K2MnO4的系数为3，根据钾元素守恒，KOH的系数为6，根据原子守恒，配平其他，则KClO3+3MnO2+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O，故答案为：KClO3+3MnO2+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O；

(2)玻璃的成分中含SiO2，因为SiO2属于酸性氧化物，可以和KOH反应，因此不能用玻璃仪器，而用铁坩埚和铁制搅拌棒，故答案为：玻璃棒中的SiO2在熔融状态下与KOH反应；

(3)固体放在启普发生器的中间层，从b处加入块状固体；打开止水夹，块状固体与液体接触发生反应，关闭止水夹，启普发生器内压强增大，液体被压入长颈漏斗，块状固体和液体脱离接触，反应停止，故答案为：b；打开止水夹，块状固体与液体接触发生反应，关闭止水夹，启普发生器内压强增大，液体被压入长颈漏斗，块状固体和液体脱离接触，反应停止；

(4) MnO42－→MnO4－＋MnO2，MnO42－→MnO4－化合价↑1，MnO42－→MnO2化合价↓2，最小公倍数为2，即MnO4－的系数为2，则MnO42－的系数为3，根据反应前后原子守恒和所带电荷守恒，CO2转化成了CO32－，因此化学反应方程式为：3K2MnO4+2CO2=MnO2+2KMnO4+2K2CO3，故答案为：3K2MnO4+2CO2=MnO2+2KMnO4+2K2CO3；

(5)锰酸钾具有强氧化性，与HCl反应生成氯气，造成污染，同时也降低高锰酸钾的产率，故答案为：锰酸钾可以将盐酸氧化放出氯气造成污染，同时也降低高锰酸钾的产率；

(6)蒸发浓缩滤液至溶液表面出现晶膜时停止加热，故答案为：溶液表面出现晶膜时；

(7)由(1)有KClO3+3MnO2+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O，加入4.0g MnO2消耗的KClO3的质量为1.88g，消耗的KOH的质量为5.15g，可知MnO2完全反应，再结合3K2MnO4 +2CO2=MnO2+2KMnO4+2K2CO3，则有关系式，则理论上生成的高锰酸钾质量x=，高锰酸钾的产率是，故答案为：65.25%。