Question

高锰酸钾可用于生活消毒，是中学化学常见的氧化剂。工业上，用软锰矿制高锰酸钾的流程如下：

请回答下列问题：

(1)KMnO₄稀溶液是一种常用的消毒剂．其消毒原理与下列物质相同的是       (填代号)．

a．84消毒液(NaClO溶液)   b．双氧水      c．苯酚     d．75%酒精

(2)操作Ⅰ的名称是___________________；操作Ⅱ根据KMnO₄和K₂CO₃两物质在溶解性上的差异，采用________________(填操作步骤)、趁热过滤得到KMnO₄粗晶体．

(3)写出二氧化锰和氢氧化钾熔融物中通入空气时发生的主要化学反应的方程式：               。

(4)以惰性材料为电极，采用电解锰酸钾溶液的方法也可制得高锰酸钾，则阳极反应式为                         。

(5)测定高锰酸钾样品纯度：向高锰酸钾溶液中滴定硫酸锰溶液，产生黑色沉淀。当溶液由紫红色刚好褪色且半分钟不变色，表明达到滴定终点。写出离子方程式：                       。

(6)理论上(若不考虑物质循环与制备过程中的损失)1mol MnO₂可制得       mol KMnO₄．

Answer

(1)ab(2分) (2)过滤；(2分) 浓缩结晶．(2分)

(3)2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O；(2分)

(4)MnO42-—e-=MnO4-；(2分)

(5)2MnO4+3Mn2++2H2O=5MnO2↓+4H+；(2分)

(6)；(或0.67)(2分)

【解析】

试题分析：(1)KMnO4有强氧化性，利用其强氧化性杀菌消毒，消毒原理与84消毒液、双氧水一样，故选ab；

(2)将KMnO4、K2CO3、MnO2溶于水然后过滤得到KMnO4、K2CO3混合溶液，所以操作Ⅰ为过滤，再根据KMnO4、K2CO3溶解度差异采用浓缩结晶、趁热过滤得到KMnO4粗晶体；

(3)由工艺流程转化关系可知，MnO2、KOH的熔融混合物中通入空气时发生反应生成K2MnO4，根据元素守恒还应生成水．反应中锰元素由+4价升高为+6价，总升高2价，氧元素由0价降低为-2价，总共降低4价，化合价升降最小公倍数为4，所以MnO2系数2，O2系数为1，根据锰元素守恒确定K2MnO4系数为2，根据钾元素守恒确定KOH系数为4，根据氢元素守恒确定H2O系数为2，所以反应化学方程式为2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O；

(4)以惰性材料为电极，采用电解锰酸钾溶液的方法也可制得高锰酸钾，则阳极发生氧化反应，其电极反应式为MnO42-— e- = MnO4-；

(5)向高锰酸钾溶液中滴加硫酸锰溶液，产生黑色沉淀二氧化锰，反应的离子方程式为2MnO4-+3Mn2++2H2O═5MnO2↓+4H+；

(6)由2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+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在反应中能得到2/3molKMnO4。

【考点定位】 考查常见氧化剂与还原剂、氧化还原反应、化学计算和对工艺流程的理解、阅读题目获取信息的能力等。

【名师点晴】准确的流程分解是解题关键，具体分析：将MnO2和KOH粉碎，目的是增大反应物的接触面积，加快反应速率，然后将混合物熔融并通入空气，根据流程图知，二者反应生成K2MnO4，根据元素守恒知还生成H2O，K2MnO4和CO2反应生成KMnO4、K2CO3、MnO2，KMnO4、K2CO3易溶于水而MnO2难溶于水，将KMnO4、K2CO3、MnO2溶于水然后过滤得到KMnO4、K2CO3混合溶液，再根据KMnO4、K2CO3溶解度差异采用浓缩结晶、趁热过滤得到KMnO4粗晶体，母液中含有K2CO3，加入CaO，发生反应K2CO3+CaO+H2O=CaCO3↓+2KOH，从而得到KOH。