Question

实验室以软锰矿（主要成分为MnO₂，还有少量FeO、Fe₂O₃、MgO和Al₂O₃杂质）为原料制备高锰酸钾的流程如下图：

(1) “酸浸”需要加热的目的是__________,此过程中发生反应的离子方程式是______________。(任写一条）

(2) “熔融”过程中，MnO₂被KC1O₃氧化成K₂MnO₄。

①该反应的化学方程式为_____________________。

②加入KC1O₃应过量的原因除了提高MnO₂利用率，还有_________________.

③将适量KClO₃和KOH混合均匀后在坩埚内高温反应，应选用坩埚为__________。(选填序号）

a.石英坩埚    b.铁坩埚     c.氧化铝坩埚

(3)己知：①MnO₄^2-只存在于强碱环境(pH>13.5)中，当pH降低时，MnO₄^2-会歧化为MnO₄^-和MnO₂;②饱和碳酸钾溶液的pH约为12.3，饱和碳酸氢钾溶液的pH约为8.8；③相关物质的溶解度曲线如下图。

请补充完整由浸取液制备KMnO₄晶体的实验方案：向浸取液中缓缓通入CO₂，_____________，低温供干得KMnO₄晶体。

Answer

加快反应速率 FeO+2H+=Fe2++H2O； Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O； MgO+2H+ =Mg2++H2O；

Al2O3+6H+=2Al3++3H2O；若写 2Fe2++4H++MnO2=Mn2++2Fe3++2H2O 等合理答案也给分。 3MnO2+KC1O3+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O KC1O3自身会分解 b 至pH≈12.3，过滤，将滤液蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤

【解析】本题以软锰矿为原料，考查常见无机物质高锰酸钾的制备，仔细分析每一个流程中加入的物质、发生的反应，主要产物及杂质，根据所学的知识即可较好的解决。加入稀硫酸，可除去杂质FeO、Fe2O3、MgO和Al2O3，滤渣为MnO2，加入氯酸钾和氢氧化钾熔融可得到高锰酸钾固体，溶解得到溶液，然后高锰酸钾和杂质的溶解度的差异，可分离出高锰酸钾。

(1)向软锰矿中加入稀硫酸，能将杂质转化为溶于水的物质，从而将杂质除去，为了加快反应速率，可以采取升温、将软锰矿粉碎、加大硫酸浓度等措施。金属氧化物与酸反应的离子方程式为：FeO+2H+=Fe2++H2O； Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O； MgO+2H+ =Mg2++H2O；Al2O3+6H+=2Al3++3H2O；MnO2有氧化性，能与Fe2+ 发生：2Fe2++4H++MnO2=Mn2++2Fe3++2H2O 。故答案为：加快反应速率；离子方程式按上述任写一个。

(2) ①在KOH存在下，MnO2被KC1O3氧化成K2MnO4 ，KC1O3 被还原为KCl，发生的反应为： 3MnO2+KC1O3+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O 。 ② 加大一种反应物的用量，往往可以使另一种反应物的转化率提高，本题加入过量的KC1O3，可以太高MnO2的转化率，提高其利用率；高温下KC1O3自身会分解，降低MnO2利用率，故KC1O3要过量。答案为： KC1O3自身会分解 ③KOH为强碱，具有强腐蚀性，高温下腐蚀性更强，能与SiO2、Al2O3发生反应，故不能选用，只能用铁坩埚，答案选b。

(3)浸取液中含有K2MnO4及杂质KCl，相同温度下，KMnO4和K2CO3溶解度差异很大，所以缓慢通入CO2气体至溶液pH约为12.3，K2MnO4转化为KMnO4和固体MnO2，同时生成K2CO3，过滤得到滤液 KMnO4、 K2CO3 、KCl及其他少量杂质，相同温度下 K2CO3 、KCl及其他少量杂质溶解度大于KMnO4 ，故可将将滤液蒸发浓缩，冷却结晶到较低温度，过滤，洗涤就可得到较纯的KMnO4晶体，然后低温烘干即可。答案为：至pH≈12.3 ，过滤，将滤液蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤

点睛：解答有关流程实验图，一定要看懂每一步流程中发生的反应、得到的产物及杂质。注意试验中一些特殊的操作，例如酸洗、水洗、醇洗都是为了除去某种特定杂质，采取水浴加热目的就是加热均匀，酒精喷灯加热，主要是提高高温。物质的分离提纯往往利用物质间溶解度的差异或与温度变化的差异或酸碱度等方面来考虑。平时学习中一定更要注意知识的积累。