Question

1．高錳酸鉀是中學化學常用的強氧化劑，實驗室中可通過以下反應制得：
MnO₂熔融氧化：3MnO₂+KClO₃+6KOH$\frac{\underline{\;熔化\;}}{\;}$3K₂MnO₄+KCl+3H₂O
K₂MnO₄歧化：3K₂MnO₄+2CO₂═2KMnO₄+MnO₂↓+2K₂CO₃
相關物質的溶解度數據見下表：

20℃	K2CO3	KHCO3	K2MnO4	KMnO4
s（g/100g水）	111	33.7	11.1	6.34

已知K₂MnO₄溶液顯綠色，KMnO₄溶液紫紅色．
實驗流程如下：

請回答：
（1）步驟①應在D中熔化，并用鐵棒用力攪拌，以防結塊．
A．燒杯　       B．蒸發皿　       C．瓷坩堝　     D．鐵坩堝
（2）①綜合相關物質的化學性質及溶解度，步驟③中可以替代CO₂的試劑是B．
A．二氧化硫　   B．稀醋酸　       C．稀鹽酸　     D．稀硫酸
②當溶液pH值達10～11時，停止通CO₂；若CO₂過多，造成的后果是二氧化碳和碳酸鉀反應生成碳酸氫鉀，結晶時會同高錳酸鉀一起析出，產品純度降低．
③下列監控K₂MnO₄歧化完全的方法或操作可行的是BC．
A．通過觀察溶液顏色變化，若溶液顏色由綠色完全變成紫紅色，表明反應已歧化完全
B．取上層清液少許于試管中，繼續通入CO₂，若無沉淀產生，表明反應已歧化完全
C．用玻璃棒蘸取溶液點在濾紙上，若濾紙上只有紫紅色痕跡，無綠色痕跡，表明反應已歧化完全
D．用pH試紙測定溶液的pH值，對照標準比色卡，若pH為10～11，表明反應已歧化完全
（3）步驟④的操作是把濾液移至蒸發皿內，用小火加熱，當濃縮至液面出現晶膜（填實驗現象）時，停止加熱，冷卻，即有KMnO₄晶體析出．
（4）烘干時，溫度控制在80℃為宜，理由是如果溫度過低，烘干時間過長，如果溫度過高，高錳酸鉀受熱分解．
（5）通過用草酸滴定KMnO₄溶液的方法可測定KMnO₄粗品的純度（質量分數）．
①實驗時先將草酸晶體（H₂C₂O₄•2H₂O）配成標準溶液，實驗室常用的容量瓶的規格有100mL、250mL等多種，現配制90mL 1.5mol•L^-1的草酸溶液，需要稱取草酸晶體的質量為18.9g．[已知Mr（H₂C₂O₄•2H₂O）=126]
②量取KMnO₄溶液應選用酸式（填“酸式”或“堿式”）滴定管，若該滴定管用蒸餾水洗凈后未潤洗，則最終測定結果將偏小（填“偏大”、“偏小”或“不變”）．

Answer 1

分析 根據流程圖知，①中發生反應3MnO₂+KClO₃+6KOH$\frac{\underline{\;熔化\;}}{\;}$3K₂MnO₄+KCl+3H₂O，冷卻后搗碎加入蒸餾水并煮沸，然后過濾，濾液中含有KOH、KCl、KClO₃、K₂MnO₄，然后向溶液中通入CO₂并調節溶液的pH至10-11，KOH轉化為K₂CO₃，根據溶解性表知，K₂MnO₄溶解度最小，趁熱過濾，得到K₂MnO₄固體，然后抽濾、洗滌烘干得到K₂MnO₄粗晶體，
（1）步驟①熔融固體需要在坩堝中進行，且熔融的物質和坩堝成分不反應；
（2）①綜合相關物質的化學性質及溶解度，步驟③中可以替代CO₂的試劑具有酸性，且和錳酸鉀、高錳酸鉀都不反應；
②當溶液pH值達10～11時，停止通CO₂；若CO₂過多，二氧化碳和碳酸鉀反應生成碳酸氫鉀；
③如果溶液中存在K₂MnO₄，通入CO₂會產生沉淀；K₂MnO₄溶液顯綠色，KMnO₄溶液紫紅色；
（3）從溶液中制取晶體時，當加熱至大部分晶體析出時停止加熱，利用余熱蒸干即可；
（4）加熱時高錳酸鉀會分解生成錳酸鉀；
（5）①容量瓶規格要等于或稍大于配制溶液體積，所以配制90mL該溶液時需要100mL容量瓶，根據m=CVM計算草酸晶體質量；
②酸性溶液只能用酸式滴定管量取，堿性溶液只能用堿式滴定管量取；
若該滴定管用蒸餾水洗凈后未潤洗，則最終測定結果將偏小．

解答 解：根據流程圖知，①中發生反應3MnO₂+KClO₃+6KOH$\frac{\underline{\;熔化\;}}{\;}$3K₂MnO₄+KCl+3H₂O，冷卻后搗碎加入蒸餾水并煮沸，然后過濾，濾液中含有KOH、KCl、KClO₃、K₂MnO₄，然后向溶液中通入CO₂并調節溶液的pH至10-11，KOH轉化為K₂CO₃，根據溶解性表知，K₂MnO₄溶解度最小，趁熱過濾，得到K₂MnO₄固體，然后抽濾、洗滌烘干得到K₂MnO₄粗晶體，
（1）步驟①熔融固體需要在坩堝中進行，且熔融的物質和坩堝成分不反應，步驟①中含有KOH堿性物質，KOH能和SiO₂反應生成硅酸鉀，所以應該用鐵坩堝熔融，故選D；
（2）①綜合相關物質的化學性質及溶解度，步驟③中可以替代CO₂的試劑具有酸性，且和錳酸鉀、高錳酸鉀都不反應，稀鹽酸和二氧化錳都能被酸性高錳酸鉀溶液氧化，所以不能選取，硫酸酸性太強，可以選取醋酸，故選B；
②當溶液pH值達10～11時，停止通CO₂；若CO₂過多，二氧化碳和碳酸鉀反應生成碳酸氫鉀，結晶時會同高錳酸鉀一起析出，產品純度降低，
故答案為：二氧化碳和碳酸鉀反應生成碳酸氫鉀，結晶時會同高錳酸鉀一起析出，產品純度降低；
③如果溶液中存在K₂MnO₄，通入CO₂會產生沉淀，且K₂MnO₄溶液顯綠色，KMnO₄溶液紫紅色，所以可以通過通入二氧化碳是否產生沉淀及溶液在濾紙上的顏色判斷，故選BC；
（3）從溶液中制取晶體時，當加熱至大部分晶體析出時停止加熱，利用余熱蒸干即可，故答案為：液面出現晶膜；
（4）如果溫度過低，烘干時間過長，如果溫度過高，會導致高錳酸鉀分解，產率降低，
故答案為：如果溫度過低，烘干時間過長，如果溫度過高，高錳酸鉀受熱分解；
（5）①容量瓶規格要等于或稍大于配制溶液體積，所以配制90mL該溶液時需要100mL容量瓶，草酸晶體質量m=CVM=1.5mol/L×0.1L×126g/mol=18.9g，故答案為：18.9；
②酸性溶液只能用酸式滴定管量取，堿性溶液只能用堿式滴定管量取，高錳酸鉀溶液具有酸性，應該用酸式滴定管量取；
若該滴定管用蒸餾水洗凈后未潤洗，會稀釋溶液濃度，則最終測定結果將偏小，故答案為：酸式；偏小．

點評 本題考查制備實驗方案設計，為高頻考點，側重考查學生分析判斷及計算、獲取信息利用信息解答問題及綜合應用能力，涉及儀器的選取、物質檢驗、物質的量的計算等知識點，注意結合物質性質的特殊性分析解答、容量瓶選取方法，酸性高錳酸鉀不能用鹽酸酸化，因為鹽酸會被高錳酸鉀溶液氧化，為易錯點．