Question

（15分）实验室用MnO₂、KOH及KClO₃为原料制取高锰酸钾的实验流程如下：

（1）熔融时需用铁坩埚和铁制搅拌棒而不能用玻璃仪器，其原因是                   。

（2）熔融时，MnO₂转化为K₂MnO₄，KClO₃转化为KCl，其反应的化学方程式为                。

（3）几种物质的溶解度曲线如图所示。

①歧化时，通入CO₂至pH为10～11，K₂MnO₄绿色溶液转化为KMnO₄和MnO₂。其反应的离子方程式为         。

②歧化时不能通入过量CO₂的原因是                。

③通入CO₂后，用玻璃棒蘸取溶液点于滤纸上，观察到             ，证明歧化反应已发生。

④歧化后得到KMnO₄晶体的操作依次为过滤、            、              及干燥。

（4）在此实验流程中可循环使用的物质的化学式为              。

Answer

（1）高温下KOH能与玻璃中的SiO2发生反应；（2）3MnO2+6KOH+KClO33K2MnO4+KCl+3H2O；（3）①3MnO42－+2CO2＝2MnO4－+ MnO2↓ + 2CO32－；②二氧化碳过量会生成溶解度比K2CO3小得多的KHCO3，可能与KMnO4同时析出；③滤纸上有紫红色；④加热浓缩，趁热过滤；（4）MnO2。

【解析】

试题分析：（1）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；（2）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3MnO2+6KOH+KClO33K2MnO4+KCl+3H2O；（3）①MnO42－→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－，因此离子反应式为：3MnO42－+2CO2＝2MnO4－+ MnO2↓ + 2CO32－；②因为过量的CO2和CO32－反应生成HCO3－，根据溶解度曲线图，KHCO3的溶解度小，可能和KMnO4一起析出，产物不纯，因此原因是：二氧化碳过量会生成溶解度比K2CO3小得多的KHCO3，可能与KMnO4同时析出；③高锰酸钾溶液显紫红色，用玻璃棒蘸取溶液点于滤纸上，观察滤纸上有紫红色，说明有KMnO4的生成，发生了歧化反应；④结合图像可知，几种物质中，KMnO4的溶解度比其他物质小的多，因此过滤后，加热浓缩，KMnO4首先析出，然后趁热过滤，防止其他物质析出；（4）结合流程图，歧化反应生成的MnO2可以作为原料加以循环利用。

考点：考查化学工艺流程、仪器的选择、氧化还原反应方程式的书写、物质的分离等知识。