Question

10．由軟錳礦制備高錳酸鉀的主要反應如下：
熔融氧化3MnO₂+KClO₃+6KOH$\stackrel{高溫}{→}$3K₂MnO₄+KCl+3H₂O
加酸歧化3K₂MnO₄+2CO₂→2KMnO₄+MnO₂↓+2K₂CO₃
已知相關物質的溶解度（20℃）

物質	K2CO3	KHCO3	K2SO4	KMnO4
溶解度g/100g	111	33.7	11.1	6.34

完成下列填空：
（1）在實驗室進行“熔融氧化”操作時，應選用鐵棒、坩堝鉗和cd．（填序號）
a．表面皿       b．蒸發皿       c．鐵坩堝       d．泥三角
（2）加酸時不宜用硫酸的原因是生成K₂SO₄溶解度小，會降低產品的純度；不宜用鹽酸的原因是鹽酸具有還原性，會被氧化，降低產品的量．
（3）采用電解法也可實現K₂MnO₄的轉化，2K₂MnO₄+2H₂O$\stackrel{通電}{→}$2KMnO₄+2KOH+H₂↑．與原方法相比，電解法的優勢為K₂MnO₄中的錳元素可以完全轉化到KMnO₄中，原子利用率高．
（4）草酸鈉滴定法測定高錳酸鉀的質量分數步驟如下：
（已知 涉及到的反應：Na₂C₂O₄+H₂SO₄→H₂C₂O₄（草酸）+Na₂SO₄5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺→2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O   Na₂C₂O₄的式量：134、KMnO₄的式量：158）
Ⅰ稱取0.80g 的高錳酸鉀產品，配成50mL溶液．
Ⅱ稱取0.2014gNa₂C₂O₄，置于錐形瓶中，加入蒸餾水使其溶解，再加入少量硫酸酸化．
Ⅲ將瓶中溶液加熱到75～80℃，趁熱用Ⅰ中配制的高錳酸鉀溶液滴定至終點．消耗高錳酸鉀溶液8.48mL，則樣品中高錳酸鉀的質量分數為0.700（保留3位小數）．達到滴定終點的標志是無色變為紫色且半分鐘不褪色．
（5）加熱溫度大于90℃，部分草酸發生分解，會導致測得產品純度偏高．（填“偏高”、“偏低”或“無影響”）
（6）將一定量高錳酸鉀溶液與酸化的草酸鈉溶液混合，測得反應溶液中Mn²⁺的濃度隨反應時間t的變化如圖，其原因可能為Mn²⁺可能是該反應的催化劑，隨著Mn²⁺的產生，反應速率大大加快．

Answer 1

分析 （1）熔融固體物質需要再坩堝內加熱，加熱熔融物含有堿性KOH應用鐵坩堝、鐵棒、坩堝鉗、泥三角、酒精燈；
（2）根據表中數據可知，K₂SO₄溶解度小，加硫酸時會生成K₂SO₄，會降低產品的純度；鹽酸具有還原性，會被氧化，降低產品的量；
（3）電解法的優勢為K₂MnO₄中的錳元素可以完全轉化到KMnO₄中；
（4）根據反應Na₂C₂O₄+H₂SO₄→H₂C₂O₄（草酸）+Na₂SO₄ 5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺→2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O找出關系式，然后結合題中數據計算；
滴定終點，溶液顏色發生變化，且半分鐘內顏色不變；
（5）加熱溫度大于90℃，部分草酸發生分解，消耗高錳酸鉀溶液的體積減少；
（6）反應中Mn²⁺濃度發生顯著變化，應是反應生成的Mn²⁺對反應有催化作用．

解答 解：（1）熔融固體物質需要再坩堝內加熱，加熱熔融物含有堿性KOH應用鐵坩堝、鐵棒、坩堝鉗、泥三角、酒精燈，
故答案為：cd；
（2）根據表中數據可知，K₂SO₄溶解度小，加硫酸時會生成K₂SO₄，會降低產品的純度；鹽酸具有還原性，會被氧化，降低產品的量，故不宜用鹽酸，
故答案為：生成K₂SO₄溶解度小，會降低產品的純度；鹽酸具有還原性，會被氧化，降低產品的量；
（3）與原方法相比，電解法的優勢為K₂MnO₄中的錳元素可以完全轉化到KMnO₄中，提高了錳元素的利用率，
故答案為：K₂MnO₄中的錳元素可以完全轉化到KMnO₄中，原子利用率高；
（4）根據反應Na₂C₂O₄+H₂SO₄→H₂C₂O₄（草酸）+Na₂SO₄ 5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺→2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O可得關系式：5Na₂C₂O₄～2KMnO₄，
設配制的8.48mL配制的樣品溶液中含有高錳酸鉀的質量為x，
則：5Na₂C₂O₄～2KMnO₄，
    134×5    2×158
    0.2014g    x
x=$\frac{158×2×0.2014g}{134×5}$=0.0950g，
50mL該樣品溶液中含有高錳酸鉀的質量為：0.0950g×$\frac{50mL}{8.48mL}$=0.560g，
則樣品中高錳酸鉀的質量分數為：$\frac{0.560g}{0.80g}$=0.700g，
滴定終點時的現象為：當最后一滴KMnO₄溶液滴入后，溶液由無色變為紅色，且半分鐘不褪色，
故答案為：0.700；無色變為紫色且半分鐘不褪色；
（5）加熱溫度大于90℃，部分草酸發生分解，消耗高錳酸鉀溶液的體積減少，會導致測得產品純度偏高，
故答案為：偏高；
（6）反應中Mn²⁺濃度發生顯著變化，應是反應生成的Mn²⁺對反應有催化作用，且c（Mn²⁺）濃度大催化效果更好，
故答案為：Mn²⁺可能是該反應的催化劑，隨著Mn²⁺的產生，反應速率大大加快．

點評 本題考查制備方案的設計，題目難度中等，涉及氧化還原反應離子方程式的書寫、氧化還原反應滴定等知識，注意把握實驗的原理，需要學生具備一定的理論分析能力和計算解決問題的能力．