Question

高錳酸鉀是錳的重要化合物，也是中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用的試劑．以下是實(shí)驗(yàn)室中模擬工業(yè)上用軟錳礦制備高錳酸鉀的部分流程圖．

（1）操作Ⅰ的名稱為

 

．反應(yīng)②的化學(xué)方程式為

 

．
（2）制備KMnO₄也可以用電解法．用Pt作陽(yáng)極，F(xiàn)e作陰極，K₂MnO₄為電解液，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為

 

．
（3）KMnO₄在酸性介質(zhì)中的強(qiáng)氧化性廣泛應(yīng)用于化學(xué)實(shí)驗(yàn)中．
例如：2KMnO₄+3H₂SO₄+5Na₂SO₃=5Na₂SO₄+K₂SO₄+2MnSO₄+3H₂O．某同學(xué)用KMnO₄測(cè)定實(shí)驗(yàn)室長(zhǎng)期存放的Na₂SO₃固體的純度．現(xiàn)準(zhǔn)確稱取6.3g Na₂SO₃固體樣品，配成500mL溶液．取25.00mL上述溶液放入錐形瓶中，用0.01000mol/L 的酸性KMnO₄溶液進(jìn)行滴定．滴定結(jié)果如下表所示：

滴定次數(shù)	待測(cè)溶液的體積/mL	標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積
		滴定前刻度/mL	滴定后刻度/mL
1	25.00mL	0.02	24.01
2	25.00mL	0.70	24.71
3	25.00mL	0.20	24.20

①配制500mLNa₂SO₃溶液時(shí)，必須用到的實(shí)驗(yàn)儀器有：燒杯、玻璃棒、托盤天平、藥匙和

 

、

 

．
②判斷滴定終點(diǎn)的依據(jù)是

 

．
③用上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算Na₂SO₃的純度為

 

．
（4）25℃時(shí)，已知Ksp[Mn（OH）₂]=2.06×10^-13，則室溫時(shí)，0.01mol/L氫氧化鈉溶液中，錳離子的濃度最大可達(dá)到

 

mol/L．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)題

分析：二氧化錳與氫氧化鉀粉碎在空氣中熔融，加水溶解得到K₂MnO₄溶液，通入二氧化碳得到KMnO₄、MnO₂、K₂CO₃，過(guò)濾除去濾渣（MnO₂），濾液為KMnO₄、K₂CO₃溶液，濃縮結(jié)晶，趁熱過(guò)濾得到KMnO₄晶體，濾液中含有K₂CO₃，在濾液中加氫氧化鈣得到碳酸鈣沉淀和KOH；
（1）操作Ⅰ是分離溶液和難溶物的實(shí)驗(yàn)操作為過(guò)濾；，反應(yīng)②通入二氧化碳得到KMnO₄、MnO₂、K₂CO₃的反應(yīng)，依據(jù)原子守恒配平書(shū)寫化學(xué)方程式；
（2）在電解槽中用鉑板作用陽(yáng)極，鐵作陰極電解K₂MnO₄溶液得到KMnO₄，陰極上水得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣和氫氧根離子，陽(yáng)極上錳酸根離子失電子反應(yīng)氧化反應(yīng)生成高錳酸根離子；
（3）①配制溶液的實(shí)驗(yàn)步驟和注意問(wèn)題分析選擇需要的儀器；
②酸性KMnO₄溶液進(jìn)行滴定亞硫酸鈉溶液，滴入最后一滴，溶液呈紫紅色且半分鐘不變化，證明反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)；
③計(jì)算25ml溶液消耗高錳酸鉀溶液平均體積，結(jié)合化學(xué)方程式定量關(guān)系計(jì)算得到250ml溶液中亞硫酸鈉物質(zhì)的量，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（4）依據(jù)溶度積常數(shù)計(jì)算分析．

解答： 解：二氧化錳與氫氧化鉀粉碎在空氣中熔融，加水溶解得到K₂MnO₄溶液，通入二氧化碳得到KMnO₄、MnO₂、K₂CO₃，過(guò)濾除去濾渣（MnO₂），濾液為KMnO₄、K₂CO₃溶液，濃縮結(jié)晶，趁熱過(guò)濾得到KMnO₄晶體，濾液中含有K₂CO₃，在濾液中加氫氧化鈣得到碳酸鈣沉淀和KOH；
（1）操作Ⅰ是分離溶液和難溶物的實(shí)驗(yàn)操作為過(guò)濾；反應(yīng)②通入二氧化碳得到KMnO₄、MnO₂、K₂CO₃的反應(yīng)，依據(jù)原子守恒配平書(shū)寫化學(xué)方程式3K₂MnO₄+2 CO₂=2 KMnO₄+2K₂CO₃+MnO₂↓；
故答案為：過(guò)濾；3K₂MnO₄+2 CO₂=2 KMnO₄+2K₂CO₃+MnO₂↓；
（2）電解錳酸鉀溶液時(shí)，陰極上水得電子生成氫氣和氫氧根離子，電極反應(yīng)為2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-，陽(yáng)極上錳酸根離子失電子生成高錳酸根離子，電極反應(yīng)式為2MnO₄^2--2e^-═2MnO₄^-，
故答案為：2MnO₄^2--2e^-═2MnO₄^-；
（3）①依據(jù)配制500mLNa₂SO₃溶液的操作步驟分析，必須用到的實(shí)驗(yàn)儀器有：燒杯、玻璃棒、托盤天平、藥匙、500 mL容量瓶  膠頭滴管；
故答案為：500 mL容量瓶；膠頭滴管；
②酸性KMnO₄溶液進(jìn)行滴定亞硫酸鈉溶液，滴入最后一滴，溶液呈紫紅色且半分鐘不變化，證明反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)；
故答案為：錐形瓶溶液從無(wú)色變?yōu)闇\紅色，且半分鐘內(nèi)不褪去；
③標(biāo)準(zhǔn)溶液體積平均為=

24.01-0.02+24.71-0.7+24.2-0.2

3

=24ml，依據(jù)化學(xué)方程式定量關(guān)系計(jì)算
         2KMnO₄+3H₂SO₄+5Na₂SO₃=5Na₂SO₄+K₂SO₄+2MnSO₄+3H₂O．
      2                  5
0.024L×0.01000mol/L     n
n=0.0006mol
250ml溶液中含有Na₂SO₃物質(zhì)的量=0.0006mol×

500

25

=0.012mol
6.3g Na₂SO₃固體樣品中亞硫酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

0.012mol×126g/mol

6.3g

×100%=24%；
故答案為：24%；
（4）25℃時(shí)，已知Ksp[Mn（OH）₂]=2.06×10^-13，則室溫時(shí)，0.01mol/L氫氧化鈉溶液中，Ksp[Mn（OH）₂]=c（Mn²⁺）c²（OH^-）=2.06×10^-13，錳離子的濃度最大可達(dá)到c（Mn²⁺）=

2.06×10-13

0.012

=2.06×10^-9mol/L，
故答案為：2.06×10^-9．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)提純方法，溶液配制電解原理的分析應(yīng)用，氧化還原反應(yīng)滴定實(shí)驗(yàn)過(guò)程分析和計(jì)算方法的分析，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．