Question

15．高錳酸鉀是中學(xué)化學(xué)常用的強(qiáng)氧化劑，實(shí)驗(yàn)室中可通過(guò)以下反應(yīng)制得：
MnO₂熔融氧化：3MnO₂+KClO₃+6KOH$\frac{\underline{\;熔化\;}}{\;}$3K₂MnO₄+KCl+3H₂O
K₂MnO₄歧化：3K₂MnO₄+2CO₂═2KMnO₄+MnO₂↓+2K₂CO₃
相關(guān)物質(zhì)的溶解度數(shù)據(jù)見(jiàn)下表：

20℃	K2CO3	KHCO3	K2SO4	KMnO4
s（g/100g水）	111	33.7	11.1	6.34

已知K₂MnO₄溶液顯綠色，KMnO₄溶液顯紫紅色．實(shí)驗(yàn)流程如下：

請(qǐng)回答：
（1）步驟①應(yīng)在D中熔化，并用鐵棒用力攪拌，以防結(jié)塊．
A．燒杯　       B．蒸發(fā)皿　       C．瓷坩堝　     D．鐵坩堝
（2）①綜合相關(guān)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)及溶解度，步驟③中可以替代CO₂的試劑是B．
A．二氧化硫　   B．稀醋酸　       C．稀鹽酸　     D．稀硫酸
②當(dāng)溶液pH值達(dá)10～11時(shí)，停止通CO₂；若CO₂過(guò)多，造成的后果是二氧化碳和碳酸鉀反應(yīng)生成碳酸氫鉀，結(jié)晶時(shí)會(huì)同高錳酸鉀一起析出，產(chǎn)品純度降低．
③下列監(jiān)控K₂MnO₄歧化完全的方法或操作可行的是B．
A．通過(guò)觀察溶液顏色變化，若溶液顏色由綠色完全變成紫紅色，表明反應(yīng)已歧化完全
B．取上層清液少許于試管中，繼續(xù)通入CO₂，若無(wú)沉淀產(chǎn)生，表明反應(yīng)已歧化完全
C．取上層清液少許于試管中，加入還原劑如亞硫酸鈉溶液，若溶液紫紅色褪去，表明反應(yīng)已歧化完全
D．用pH試紙測(cè)定溶液的pH值，對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)比色卡，若pH為10～11，表明反應(yīng)已歧化完全
（3）烘干時(shí)，溫度控制在80℃為宜，理由是溫度過(guò)高，產(chǎn)品受熱分解，溫度過(guò)低，烘干時(shí)間長(zhǎng)．
（4）通過(guò)用草酸滴定KMnO₄溶液的方法可測(cè)定KMnO₄粗品的純度（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）．
①實(shí)驗(yàn)時(shí)先將草酸晶體（H₂C₂O₄•2H₂O）配成標(biāo)準(zhǔn)溶液，實(shí)驗(yàn)室常用的容量瓶規(guī)格有100mL、250mL等多種，現(xiàn)配制90mL 1.5mol•L^-1的草酸溶液，需要稱取草酸晶體的質(zhì)量為18.9g．
②量取KMnO₄溶液應(yīng)選用酸式（填“酸式”或“堿式”）滴定管，若該滴定管用蒸餾水洗凈后未潤(rùn)洗，則最終測(cè)定結(jié)果將偏小（填“偏大”、“偏小”或“不變”）．

Answer 1

分析 根據(jù)流程圖知，①中發(fā)生反應(yīng)3MnO₂+KClO₃+6KOH$\frac{\underline{\;熔化\;}}{\;}$3K₂MnO₄+KCl+3H₂O，冷卻后搗碎加入蒸餾水并煮沸，然后過(guò)濾，濾液中含有KOH、KCl、KClO₃、K₂MnO₄，然后向溶液中通入CO₂并調(diào)節(jié)溶液的pH至10-11，KOH轉(zhuǎn)化為K₂CO₃，根據(jù)溶解性表知，K₂MnO₄溶解度最小，趁熱過(guò)濾，得到K₂MnO₄固體，然后抽濾、洗滌烘干得到K₂MnO₄粗晶體，
（1）步驟①熔融固體需要在坩堝中進(jìn)行，且熔融的物質(zhì)和坩堝成分不反應(yīng)；
（2）①綜合相關(guān)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)及溶解度，步驟③中可以替代CO₂的試劑具有酸性，且和錳酸鉀、高錳酸鉀都不反應(yīng)；
②當(dāng)溶液pH值達(dá)10～11時(shí)，停止通CO₂；若CO₂過(guò)多，二氧化碳和碳酸鉀反應(yīng)生成碳酸氫鉀；
③如果溶液中存在K₂MnO₄，通入CO₂會(huì)產(chǎn)生沉淀；K₂MnO₄溶液顯綠色，KMnO₄溶液紫紅色；
（3）加熱時(shí)高錳酸鉀會(huì)分解生成錳酸鉀；
（4）①容量瓶規(guī)格要等于或稍大于配制溶液體積，所以配制90mL該溶液時(shí)需要100mL容量瓶，根據(jù)m=CVM計(jì)算草酸晶體質(zhì)量；
②酸性溶液只能用酸式滴定管量取，堿性溶液只能用堿式滴定管量��；
若該滴定管用蒸餾水洗凈后未潤(rùn)洗，則最終測(cè)定結(jié)果將偏�。�

解答 解：根據(jù)流程圖知，①中發(fā)生反應(yīng)3MnO₂+KClO₃+6KOH$\frac{\underline{\;熔化\;}}{\;}$3K₂MnO₄+KCl+3H₂O，冷卻后搗碎加入蒸餾水并煮沸，然后過(guò)濾，濾液中含有KOH、KCl、KClO₃、K₂MnO₄，然后向溶液中通入CO₂并調(diào)節(jié)溶液的pH至10-11，KOH轉(zhuǎn)化為K₂CO₃，根據(jù)溶解性表知，K₂MnO₄溶解度最小，趁熱過(guò)濾，得到K₂MnO₄固體，然后抽濾、洗滌烘干得到K₂MnO₄粗晶體，
（1）步驟①熔融固體需要在坩堝中進(jìn)行，且熔融的物質(zhì)和坩堝成分不反應(yīng)，步驟①中含有KOH堿性物質(zhì)，KOH能和SiO₂反應(yīng)生成硅酸鉀，所以應(yīng)該用鐵坩堝熔融，故選D；
（2）①綜合相關(guān)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)及溶解度，步驟③中可以替代CO₂的試劑具有酸性，且和錳酸鉀、高錳酸鉀都不反應(yīng)，稀鹽酸和二氧化錳都能被酸性高錳酸鉀溶液氧化，所以不能選取，硫酸酸性太強(qiáng)，可以選取醋酸，故選B；
②當(dāng)溶液pH值達(dá)10～11時(shí)，停止通CO₂；若CO₂過(guò)多，二氧化碳和碳酸鉀反應(yīng)生成碳酸氫鉀，結(jié)晶時(shí)會(huì)同高錳酸鉀一起析出，產(chǎn)品純度降低，
故答案為：二氧化碳和碳酸鉀反應(yīng)生成碳酸氫鉀，結(jié)晶時(shí)會(huì)同高錳酸鉀一起析出，產(chǎn)品純度降低；
③紫色顏色較深，可以掩蓋綠色，只通過(guò)顏色變化不能說(shuō)明歧化反應(yīng)完全，加入還原劑如亞硫酸鈉溶液，若溶液紫紅色褪去，說(shuō)明發(fā)生歧化反應(yīng)，不能說(shuō)明歧化反應(yīng)完全，控制反應(yīng)條件pH為10～11，不能說(shuō)明歧化反應(yīng)完全，如果溶液中存在K₂MnO₄，通入CO₂會(huì)產(chǎn)生沉淀，且K₂MnO₄溶液顯綠色，KMnO₄溶液紫紅色，所以可以通過(guò)通入二氧化碳是否產(chǎn)生沉淀，故選：B；
（3）如果溫度過(guò)低，烘干時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，如果溫度過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致高錳酸鉀分解，產(chǎn)率降低，
故答案為：溫度過(guò)高，產(chǎn)品受熱分解，溫度過(guò)低，烘干時(shí)間長(zhǎng)；
（4）①容量瓶規(guī)格要等于或稍大于配制溶液體積，所以配制90mL該溶液時(shí)需要100mL容量瓶，草酸晶體質(zhì)量m=CVM=1.5mol/L×0.1L×126g/mol=18.9g，故答案為：18.9；
②酸性溶液只能用酸式滴定管量取，堿性溶液只能用堿式滴定管量取，高錳酸鉀溶液具有酸性，應(yīng)該用酸式滴定管量��；
若該滴定管用蒸餾水洗凈后未潤(rùn)洗，會(huì)稀釋溶液濃度，則最終測(cè)定結(jié)果將偏小，故答案為：酸式；偏�。�

點(diǎn)評(píng) 本題考查制備實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析判斷及計(jì)算、獲取信息利用信息解答問(wèn)題及綜合應(yīng)用能力，涉及儀器的選取、物質(zhì)檢驗(yàn)、物質(zhì)的量的計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)，注意結(jié)合物質(zhì)性質(zhì)的特殊性分析解答、容量瓶選取方法，酸性高錳酸鉀不能用鹽酸酸化，因?yàn)辂}酸會(huì)被高錳酸鉀溶液氧化，為易錯(cuò)點(diǎn)．