Question

7．高錳酸鉀是錳的重要化合物和常用的氧化劑，工業(yè)用軟錳礦制備高錳酸鉀的實驗流程如下
（1）上述流程中可以循環(huán)使用的物質有MnO₂、KOH（寫化學式）
（2）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cd（填試劑代號），可用的發(fā)生裝置為c（填裝置代號）．
a．石灰石    b．濃鹽酸    c．稀H₂SO₄d．純堿
                   
（3）操作II是將混合溶液濃縮結晶、趁熱過濾、洗滌，可得到KMnO₄晶體．證明晶體已洗滌干凈的實驗操作為取最后一次洗滌液少許置于試管中，滴加氯化鋇溶液，若沒有白色沉淀生成，則證明洗滌干凈（不含碳酸鉀）．
（4）從經濟環(huán)保角度考慮，要完全反應b需要的試劑最好是生石灰或熟石灰，并寫出相應的化學方程式CaO+H₂O+K₂CO₃=2KOH+CaCO₃↓（或Ca（OH）₂+K₂CO₃=2KOH+CaCO₃↓）．
（5）高錳酸鉀是氧化還原滴定分析時常用的一種試劑，在滴定操作時，應將高錳酸鉀標準溶液盛放在酸式（填“酸式”或“堿式”）滴定管中，在用容量瓶配制250ml高錳酸鉀標準溶液時，需要的儀器除天平、玻璃棒、燒杯、膠頭滴管外，還需250mL容量瓶（填儀器名稱），用酸性KMnO₄溶液滴定硫酸亞鐵晶體（FeSO₄•7H₂O），寫出滴定反應的離子方程式5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O．

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(jù)流程圖知，二者反應生成K₂MnO₄，根據(jù)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(jù)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或Ca（OH）₂，發(fā)生反應K₂CO₃+CaO+H₂O=CaCO₃↓+2KOH或K₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2KOH，從而得到KOH，將KMnO₄晶體洗滌干燥得到純凈的KMnO₄晶體，
（1）最初反應物中和最終生成物中含有的物質就能循環(huán)利用；
（2）根據(jù)反應物和生成物的特點選取藥品，鹽酸有揮發(fā)性，硫酸鈣是微溶物，根據(jù)反應物的特征和反應條件選擇裝置；
（3）析出KMnO₄晶體的溶液中有碳酸鉀，根據(jù)洗滌濾液中是否有碳酸根離子判斷晶體是否洗滌干凈；
（4）反應b是將碳酸鉀生成氫氧化鉀，要加堿溶液，據(jù)此答題；
（5）高錳酸鉀具有強氧化性，會氧化乳膠管，要配制250ml溶液，要用250ml容量瓶，酸性KMnO₄溶液與硫酸亞鐵晶體發(fā)生氧化還原反應，生成鐵離子和錳離子，根據(jù)電荷守恒和元素守恒書寫離子方程式；

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(jù)流程圖知，二者反應生成K₂MnO₄，根據(jù)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(jù)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或Ca（OH）₂，發(fā)生反應K₂CO₃+CaO+H₂O=CaCO₃↓+2KOH或K₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2KOH，從而得到KOH，將KMnO₄晶體洗滌干燥得到純凈的KMnO₄晶體，
（1）在開始的反應物和最終的生成物中都含有MnO₂和KOH，所以二氧化錳和氫氧化鉀能循環(huán)使用，
故答案為：MnO₂、KOH；
（2）石灰石和酸反應是放熱反應，鹽酸具有揮發(fā)性，所以制取的二氧化碳中含有氯化氫導致氣體不純，則不能選用鹽酸和石灰石；稀硫酸和碳酸鈣反應生成微溶的硫酸鈣阻止進一步的反應，則不能選用石灰石和硫酸；而稀硫酸和純堿反應生成二氧化碳，稀硫酸沒有揮發(fā)性，硫酸鈉是可溶性的物質，所以可以制取較純凈的二氧化碳，則選用稀硫酸和純堿，故選cd，該反應為固體與液體不加熱的反應，所以選擇裝置c，
故答案為：cd；c；
（3）析出KMnO₄晶體的溶液中有碳酸鉀，所以證明晶體已洗滌干凈的實驗操作為取最后一次洗滌液少許置于試管中，滴加氯化鋇溶液，若沒有白色沉淀生成，則證明洗滌干凈（不含碳酸鉀），
故答案為：取最后一次洗滌液少許置于試管中，滴加氯化鋇溶液，若沒有白色沉淀生成，則證明洗滌干凈（不含碳酸鉀）；
（4）反應b是將碳酸鉀生成氫氧化鉀，要加堿溶液或與水反應生成堿的物質，從經濟環(huán)保角度考慮，b中加入的試劑最好是生石灰或熟石灰，
故答案為：生石灰或熟石灰；
（5）高錳酸鉀具有強氧化性，會氧化乳膠管，所以要用酸式滴定管，要配制250ml溶液，要用250ml容量瓶，酸性KMnO₄溶液與硫酸亞鐵晶體發(fā)生氧化還原反應，生成鐵離子和錳離子，反應的離子方程式為5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，
故答案為：酸式；250ml容量瓶；5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O．

點評 本題考查常見氧化劑與還原劑、氧化還原反應、化學計算和對工藝流程的理解、閱讀題目獲取信息的能力等，解答本題時要充分理解圖中提供的信息，只有理解了圖中信息才能對問題做出正確的判斷，題目難度中等．