Question

【題目】高錳酸鉀是錳的重要化合物和常用的氧化劑。如圖是在實驗室中制備KMnO4晶體的流程：

回答下列問題：

(1)在實驗流程中，操作①和②均需在坩堝中進行，根據(jù)實驗實際應(yīng)選擇___(填序號)。

a．鐵坩堝 b．石英坩堝 c．瓷坩堝 d．氧化鋁坩堝

(2)“熔融物”中KClO3應(yīng)過量的原因除了提高MnO2利用率外，還有_______。

(3)操作④是使K2MnO4轉(zhuǎn)化為KMnO4和MnO2，該轉(zhuǎn)化過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為___。若溶液堿性過強，則又會轉(zhuǎn)化為，同時產(chǎn)生無色氣體，該轉(zhuǎn)化過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為___。

(4)還可采用電解K2MnO4溶液(綠色)的方法制備KMnO4(裝置如圖所示)。

①電解過程中右側(cè)石墨電極的電極反應(yīng)式為________。

②隨著電解的進行，溶液逐漸由綠色變?yōu)樽仙�。但若電解時間過長，溶液顏色又會轉(zhuǎn)變成綠色，可能原因是________。

③為避免該現(xiàn)象，請?zhí)岢龈倪M裝置的措施：________。

Answer 1

【答案】a KClO3會分解 3+2H2O=2+MnO2↓+4OH- 4+4OH-=4+O2↑+2H2O -e-= 電解較長時間后，陽極產(chǎn)生的在陰極被還原，溶液顏色由紫色轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色（或陰極上氫離子放電生成氫氣，同時產(chǎn)生大量的氫氧根離子，溶液堿性增強，轉(zhuǎn)化為，溶液顏色由紫色轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色） 在兩電極之間增加陽離子交換膜，陰極室用氫氧化鉀溶液，陽極室用錳酸鉀溶液

【解析】

KOH與KClO3固體混合物在鐵坩堝中加熱至熔化，然后向其中加入MnO2，發(fā)生氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生K2MnO4、KCl，將所得固體冷卻后研磨，得到固體粉末，然后加入蒸餾水，并加入4%KOH溶液，調(diào)整溶液pH至10～11，K2MnO4發(fā)生歧化反應(yīng)產(chǎn)生MnO2、KMnO4，然后過濾除去MnO2固體，得到的溶液中含KMnO4，然后將溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到KMnO4晶體。

(1)在實驗流程中，操作①和②均需在坩堝中進行，由于物質(zhì)中含有強堿KOH，KOH能夠與石英坩堝、瓷坩堝中的SiO2反應(yīng)，也能夠與氧化鋁坩堝中的Al2O3發(fā)生反應(yīng)，因此應(yīng)該選用鐵坩堝，故合理選項是a；

(2)“熔融物”中KClO3應(yīng)過量，原因除了可以提高MnO2利用率外，還有就是KClO3不穩(wěn)定，受熱分解產(chǎn)生KCl和O2；

(3)K2MnO4在堿性條件下發(fā)生歧化反應(yīng)，產(chǎn)生MnO2、KMnO4，根據(jù)得失電子守恒、電荷守恒、原子守恒，該反應(yīng)的離子方程式為：3+2H2O=2+MnO2↓+4OH-；但若溶液液堿性過強，由于具有強的氧化性，會將溶液中的OH-氧化產(chǎn)生O2，被還原產(chǎn)生，該轉(zhuǎn)化過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：4+4OH-=4+O2↑+2H2O；

(4)①用石墨電極電解K2MnO4溶液，右側(cè)電解連接電源正極，為陽極，在陽極上溶液中的失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)變?yōu)?/span>，使溶液逐漸變?yōu)樽仙�，電極反應(yīng)式為：-e-=；

②隨著電解的進行，溶液逐漸由綠色變?yōu)樽仙�。但若電解時間過長，溶液顏色又會轉(zhuǎn)變成綠色，可能原因是在陰極上溶液中的H+不斷放電產(chǎn)生H2逸出，使溶液堿性增強，轉(zhuǎn)化為，溶液顏色又由紫色逐漸轉(zhuǎn)化為綠色；

③為避免該現(xiàn)象發(fā)生，改進裝置的措施是：在兩電極之間增加陽離子交換膜，陰極室用氫氧化鉀溶液，陽極室用錳酸鉀溶液，這樣就可以避免堿性環(huán)境中轉(zhuǎn)化為。