Question

高錳酸鉀是中學(xué)常用的試劑．工業(yè)上用軟錳礦制備高錳酸鉀流程如下．

（1）鉍酸鈉（不溶于水）用于定性檢驗酸性溶液中Mn²⁺的存在（鉍的還原產(chǎn)物為Bi³⁺，Mn的氧化產(chǎn)物為+7價），寫出反應(yīng)的離子方程式

 

．
（2）KMnO₄稀溶液是一種常用的消毒劑．其消毒原理與下列物質(zhì)相同的是

 

（填代號）．
a．84消毒液（NaClO溶液）  b．雙氧水    c．苯酚  d．75%酒精
（3）上述流程中可以循環(huán)使用的物質(zhì)有

 

、

 

（寫化學(xué)式）．
（4）理論上（若不考慮物質(zhì)循環(huán)與制備過程中的損失）1mol MnO₂可制得

 

 mol KMnO₄．
（5）該生產(chǎn)中需要純凈的CO₂氣體．寫出實驗室制取CO₂的化學(xué)方程式

 

，所需氣體產(chǎn)生裝置是

 

（選填代號）．

（6）操作Ⅰ的名稱是

 

；操作Ⅱ根據(jù)KMnO₄和K₂CO₃兩物質(zhì)在

 

（填性質(zhì)）上的差異，采用

 

（填操作步驟）、趁熱過濾得到KMnO₄粗晶體．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設(shè)計

專題：實驗設(shè)計題

分析：二氧化錳與氫氧化鉀在空氣中熔融，加水溶解得到K₂MnO₄溶液，通入二氧化碳得到KMnO₄、MnO₂、K₂CO₃，過濾除去濾渣（MnO₂），濾液為KMnO₄、K₂CO₃溶液，濃縮結(jié)晶，趁熱過濾得到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）鉍酸鈉（不溶于水）在酸性溶液中與Mn²⁺反應(yīng)生成MnO₄^-和Bi³⁺；
（2）KMnO₄有強氧化性，消毒原理與84消毒液、雙氧水一樣；
（3）根據(jù)流程分析，最初反應(yīng)物中和最終生成物中含有的物質(zhì)就能循環(huán)利用；
（4）最初的原料中1mol MnO₂恰好得到1mol K₂MnO₄，根據(jù)3K₂MnO₄+2CO₂=2KMnO₄+2K₂CO₃+MnO₂計算；
（5）實驗室用鹽酸與石灰石制備二氧化碳，反應(yīng)不需要加熱，可以用啟普發(fā)生器制備；
（6）分離固體與溶液，采用過濾操作，利用KMnO₄和K₂CO₃在溶解性上進(jìn)行分離．

解答： 解：二氧化錳與氫氧化鉀在空氣中熔融，加水溶解得到K₂MnO₄溶液，通入二氧化碳得到KMnO₄、MnO₂、K₂CO₃，過濾除去濾渣（MnO₂），濾液為KMnO₄、K₂CO₃溶液，濃縮結(jié)晶，趁熱過濾得到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）鉍酸鈉（不溶于水）在酸性溶液中與Mn²⁺反應(yīng)生成MnO₄^-和Bi³⁺，則反應(yīng)的離子方程式為：2Mn²⁺+5NaBiO₃+14H⁺═2MnO₄^-+5Bi³⁺+5Na⁺+7H₂O；
故答案為：2Mn²⁺+5NaBiO₃+14H⁺═2MnO₄^-+5Bi³⁺+5Na⁺+7H₂O；
（2）KMnO₄有強氧化性，利用其強氧化性殺菌消毒，消毒原理與84消毒液、雙氧水一樣，故答案為：ab；
（3）根據(jù)流程分析可知：在開始的反應(yīng)物和最終的生成物中都含有MnO₂和KOH，所以二氧化錳和氫氧化鉀能循環(huán)使用；
故答案為：MnO₂；KOH；
（4）由2MnO₂+4KOH+O₂

熔融  .

2K₂MnO₄+2H₂O 可知最初的原料中1mol MnO₂恰好得到1mol K₂MnO₄．由3K₂MnO₄+2CO₂=2KMnO₄+2K₂CO₃+MnO₂知，1mol K₂MnO₄在反應(yīng)中能得到

2

3

molKMnO₄，
故答案為：

2

3

；
（5）實驗室用鹽酸與石灰石制備二氧化碳，其反應(yīng)的方程式為：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑，反應(yīng)不需要加熱，可以用啟普發(fā)生器制備，所以選用的裝置為A或C；
故答案為：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；AC；
（6）該操作是分離固體與溶液，是過濾操作，KMnO₄和K₂CO₃在溶解性上不同采用熱的情況下采用濃縮結(jié)晶的方式可分離，
故答案為：過濾；溶解性；濃縮結(jié)晶．

點評：本題考查了物質(zhì)的制備實驗方案設(shè)計，涉及常見氧化劑與還原劑、氧化還原反應(yīng)、化學(xué)計算和對工藝流程的理解、閱讀題目獲取信息的能力等，難度中等，需要學(xué)生具有扎實的基礎(chǔ)知識與靈活運用知識解決問題的能力．