Question

1．高錳酸鉀是錳的重要化合物和常用的氧化劑．以下是工業上用軟錳礦制備高錳酸鉀的一種工藝流程．

（1）KMnO₄稀溶液是一種常用的消毒劑．其消毒原理與下列物質相同的是a（填代號）．
a．84消毒液（NaClO溶液）    b．苯酚    c．二氧化硫    d．75%酒精
（2）上述流程中可以循環使用的物質有KOH、MnO₂（寫化學式）．
（3）若不考慮物質循環和制備過程中的損失，則1molMnO₂可制得$\frac{2}{3}$mol KMnO₄．
（4）該生產中需要純凈的CO₂氣體．若實驗室要制備純凈的CO₂，所需試劑最好選擇（選填代號）cd
a．石灰石    b．稀HCl   c．稀H₂SO₄    d．小蘇打
（5）操作I的名稱是過濾；操作Ⅱ根據KMnO₄和K₂CO₃兩物質在溶解度（填性質）上的差異，采用濃縮結晶（填操作步驟）、趁熱過濾得到KMnO₄粗晶體．

Answer 1

分析 將MnO₂和KOH粉碎，目的是增大反應物的接觸面積，加快反應速率，然后將混合物熔融并通入空氣，根據流程圖知，二者反應生成K₂MnO₄，根據元素守恒知還生成H₂O，K₂MnO₄和CO₂反應生成KMnO₄、K₂CO₃、MnO₂，KMnO₄、K₂CO₃易溶于水而MnO₂難溶于水，將KMnO₄、K₂CO₃、MnO₂溶于水然后過濾得到KMnO₄、K₂CO₃混合溶液，再根據KMnO₄、K₂CO₃溶解度差異采用加熱濃縮、冷卻結晶的方法獲得KMnO₄晶體，母液中含有K₂CO₃，加入CaO，發生反應K₂CO₃+CaO+H₂O=CaCO₃↓+2KOH，從而得到KOH；
將KMnO₄晶體洗滌干燥得到純凈的KMnO₄晶體；
（1）KMnO₄具有強氧化性而殺菌消毒；
（2）根據流程圖知，KOH和MnO₂都可以循環利用；
（3）根據原子守恒知，1molMnO₂可制得1molK₂MnO₄，K₂MnO₄和CO₂反應生成KMnO₄、K₂CO₃、MnO₂，反應方程式為3K₂MnO₄+2CO₂=2KMnO₄+MnO₂+2K₂CO₃；
（4）石灰石、碳酸氫鈉都能和稀鹽酸制取二氧化碳，但制取的二氧化碳中含有HCl，稀硫酸和石灰石反應生成微溶物硫酸鈣而阻止反應，稀硫酸和碳酸氫鈉反應生成二氧化碳，且稀硫酸沒有揮發性；
（5）分離難溶物和溶液采用過濾方法；分離易溶于水的兩種溶質根據其溶解度差異性采用蒸發結晶方法．

解答 解：將MnO₂和KOH粉碎，目的是增大反應物的接觸面積，加快反應速率，然后將混合物熔融并通入空氣，根據流程圖知，二者反應生成K₂MnO₄，根據元素守恒知還生成H₂O，K₂MnO₄和CO₂反應生成KMnO₄、K₂CO₃、MnO₂，KMnO₄、K₂CO₃易溶于水而MnO₂難溶于水，將KMnO₄、K₂CO₃、MnO₂溶于水然后過濾得到KMnO₄、K₂CO₃混合溶液，再根據KMnO₄、K₂CO₃溶解度差異采用加熱濃縮、冷卻結晶的方法獲得KMnO₄晶體，母液中含有K₂CO₃，加入CaO，發生反應K₂CO₃+CaO+H₂O=CaCO₃↓+2KOH，從而得到KOH；
將KMnO₄晶體洗滌干燥得到純凈的KMnO₄晶體；
（1）KMnO₄具有強氧化性而殺菌消毒，
a．84消毒液（NaClO溶液）具有強氧化性而殺菌消毒，故正確；    
b．苯酚是通過滲透到細菌體內，使細菌蛋白質凝固（變性），從而殺死細菌，故錯誤；
c．二氧化硫有毒，能夠抑制霉菌和細菌的滋生而殺菌消毒，故錯誤；
d、酒精是通過滲透到細菌體內，使細菌蛋白質凝固（變性），從而殺死細菌，故錯誤；
故選a；
（2）根據流程圖知，初始反應物是KOH和MnO₂，碳酸鉀和石灰苛化得到KOH、錳酸鉀和二氧化碳反應生成MnO₂，所以KOH和MnO₂都可以循環利用，
故答案為：KOH；MnO₂；
（3）根據原子守恒知，1molMnO₂可制得1molK₂MnO₄，K₂MnO₄和CO₂反應生成KMnO₄、K₂CO₃、MnO₂，反應方程式為3K₂MnO₄+2CO₂=2KMnO₄+MnO₂+2K₂CO₃，3mol錳酸鉀生成2mol高錳酸鉀，所以1mol二氧化錳生成$\frac{2}{3}$mol高錳酸鉀，
故答案為：$\frac{2}{3}$；
（4）石灰石、碳酸氫鈉都能和稀鹽酸制取二氧化碳，鹽酸具有揮發性，所以制取的二氧化碳中含有HCl而導致二氧化碳不純凈，稀硫酸和石灰石反應生成微溶物硫酸鈣而阻止反應，稀硫酸和碳酸氫鈉反應生成二氧化碳，且稀硫酸沒有揮發性，所以制取的二氧化碳較純凈，故選cd；
（5）分離難溶物和溶液采用過濾方法，KMnO₄、K₂CO₃易溶于水而MnO₂難溶于水，所以操作I為過濾；分離易溶于水的兩種溶質根據其溶解度差異性采用蒸發結晶方法，KMnO₄和K₂CO₃都易溶于水但二者溶解度不同，所以操作Ⅱ根據KMnO₄和K₂CO₃兩物質在溶解度上的差異，采用濃縮結晶、趁熱過濾得到KMnO₄粗晶體，
故答案為：過濾；溶解度；濃縮結晶．

點評 本題考查物質制備實驗方案設計，為高考高頻點，側重考查物質性質、基本操作、計算等知識點，明確流程圖中各個環節發生的反應、操作方法是解本題關鍵，注意（3）中錳酸鉀中的Mn元素并不完全轉化到高錳酸鉀還部分轉化到二氧化錳中，為易錯點．