Question

5．高錳酸鉀是一種用途廣泛的強氧化劑，實驗室制備高錳酸鉀所涉及的化學方程式如下：
MnO₂熔融氧化：3MnO₂+KClO₃+6KOH $\frac{\underline{\;熔融\;}}{\;}$3K₂MnO₄+KCl+3H₂O；
K₂MnO₄歧化：3K₂MnO₄+2CO₂=2KMnO₄+MnO₂↓+2K₂CO₃．
已知K₂MnO₄溶液顯綠色．請回答下列問題：
（1）MnO₂熔融氧化應放在④中加熱（填儀器編號）．
①燒杯　②瓷坩堝　③蒸發(fā)皿�、苕u坩堝
（2）在MnO₂熔融氧化所得產物的熱浸取液中通入CO₂氣體，使K₂MnO₄歧化的過程在如圖裝置中進行，A、B、C、D、E為旋塞，F(xiàn)、G為氣囊，H為帶套管的玻璃棒．
①為了能充分利用CO₂，裝置中使用了兩個氣囊．當試管內依次加入塊狀碳酸鈣和鹽酸后，關閉旋塞B、E，微開旋塞A，打開旋塞C、D，往熱K₂MnO₄溶液中通入CO₂氣體，未反應的CO₂被收集到氣囊F中．待氣囊F收集到較多氣體時，關閉旋塞A、C，打開旋塞B、D、E，輕輕擠壓氣囊F，使CO₂氣體緩緩地壓入K₂MnO₄溶液中再次反應，未反應的CO₂氣體又被收集在氣囊G中．然后將氣囊G中的氣體擠壓入氣囊F中，如此反復，直至K₂MnO₄完全反應．
②通入CO₂后，用玻璃棒蘸取溶液點在濾紙上，觀察到用玻璃棒蘸取三頸燒瓶內的溶液點在濾紙上，若濾紙上只有紫紅色痕跡，無綠色痕跡證明歧化反應已發(fā)生．
（3）將三頸燒瓶中所得產物進行過濾，將濾液倒入蒸發(fā)皿中，蒸發(fā)濃縮，自然冷卻結晶，過濾，得到針狀的高錳酸鉀晶體．本實驗應采用低溫烘干的方法來干燥產品，原因是溶液表面出現(xiàn)晶膜為止、高錳酸鉀晶體受熱易分解．
（4）利用氧化還原滴定法進行高錳酸鉀純度分析，原理為：2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺═2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O現(xiàn)稱取制得的高錳酸鉀產品7.245g，配成500mL溶液，用滴定管量取25.00mL待測液，用0.1000mol•L^-1草酸鈉標準溶液液進行滴定，終點時消耗標準液體積為50.00mL（不考慮雜質的反應），則高錳酸鉀產品的純度為87.23%（保留3位有效數(shù)字，已知M（KMnO₄）=158g•mol^-1）．若量取待測液的滴定管用蒸餾水洗凈后沒有用待測液潤洗或烘干，則最終測定結果將偏�。�（填“偏大”、“偏小”、“不變”）

Answer 1

分析 （1）熔融固體物質需要在坩堝內加熱，加熱熔融物含有堿性KOH應用鐵坩堝；
（2）①該操作的目的是將氣囊F中的二氧化碳排出，據(jù)此判斷正確的操作方法；
②根據(jù)“K₂MnO₄溶液顯綠色”可知，如果該歧化反應結束，則反應后的溶液不會顯示綠色；
（3）蒸發(fā)溶液獲得晶體時不能蒸干，避免固體飛濺；高錳酸鉀在溫度較高時容易分解，需要低溫下烘干；
（4）根據(jù)n=cV計算出25mL待測液消耗的醋酸鈉的物質的量，再根據(jù)反應方程式計算出25mL待測液中含有高錳酸鉀的物質的量，從而計算出樣品中含有高錳酸鉀的物質的量，然后根據(jù)m=nM計算出高錳酸鉀的質量，最后計算出純度；待測液被蒸餾水稀釋后濃度減小，測定的樣品中含有的高錳酸鉀物質的量減小，純度減小．

解答 解：（1）熔融固體物質需要在坩堝內加熱，加熱熔融物中含有堿性KOH，瓷坩堝中含有二氧化硅，二氧化硅能夠與氫氧化鉀反應，所以應用鐵坩堝，所以④正確，
故答案為：④；
（2）①待氣囊F收集到較多氣體時，需要將氣囊F中二氧化碳排出到熱K₂MnO₄溶液中，所以需要關閉A、C，打開B、D、E，輕輕擠壓氣囊F，從而使CO₂氣體緩緩地壓入K₂MnO₄溶液中再次反應，
故答案為：A、C；B、D、E；
②由于K₂MnO₄溶液顯綠色，所以用玻璃棒蘸取三頸燒瓶內的溶液點在濾紙上，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，
故答案為：用玻璃棒蘸取三頸燒瓶內的溶液點在濾紙上，若濾紙上只有紫紅色痕跡，無綠色痕跡；
（3）蒸發(fā)溶液獲得高錳酸鉀時不能蒸干，避免固體飛濺及高錳酸鉀的分解，所以應該加熱到溶液表面出現(xiàn)晶膜時停止加熱，并且應采用低溫烘干的方法來干燥產品，避免高錳酸鉀晶體受熱發(fā)生分解，
故答案為：溶液表面出現(xiàn)晶膜為止、高錳酸鉀晶體受熱易分解；
（4）50mL 0.1000mol•L^-1草酸鈉標準溶液中含有醋酸鈉的物質的量為：0.1mol/L×0.05L=0.005mol，根據(jù)反應2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺═2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O可知，消耗0.005mol醋酸鈉需要消耗高錳酸根離子的物質的量為：0.005mol×$\frac{5}{2}$=0.002mol，
500mL配制的樣品溶液中含有高錳酸根離子的物質的量為：0.002mol×$\frac{500mL}{25mL}$=0.04mol，
則樣品中含有高錳酸鉀的質量為：0.04mol×158g•mol^-1=6.32g，
則高錳酸鉀產品的純度為：$\frac{6.32g}{7.245g}$×100%=87.23%；
若滴定管用用蒸餾水洗凈后沒有用待測液潤洗或烘干，則導致待測液濃度減小，滴定時消耗的標準液體積偏小，測定結果偏小，
故答案為：87.23%；偏小．

點評 本題通過高錳酸鉀的制備，考查了物質制備實驗方案的設計方法，題目難度中等，涉及了樣品中純度計算、化學實驗基本操作方法、物質制備原理等知識，明確物質制備原理及流程為解答本題的關鍵，試題充分考查了學生的分析、理解能力及化學實驗、化學計算的能力．