Question

2．高錳酸鉀是錳的重要化合物和常用氧化劑，在實驗室和醫(yī)療上有非常廣泛的應(yīng)用．以下是工業(yè)上用軟錳礦（主要含MnO₂）制備高錳酸鉀晶體的一種工藝流程：

（1）上述生產(chǎn)過程中，由軟錳礦制得K₂MnO₄的化學方程式是2MnO₂+4KOH+O₂$\frac{\underline{\;熔融\;}}{\;}$2K₂ MnO₄+2H₂ O．
（2）上述流程中可以循環(huán)利用的有（寫化學式）KOH、MnO₂等物質(zhì)．由母液制得KOH應(yīng)加入的物質(zhì)是Ca（OH）₂．
（3）若不進行循環(huán)利用、不考慮制備過程中的損失，需要1.5molMn0₂才能制得1mol  KMnO₄．
（4）在實驗室熔融KOH不能選用瓷坩堝的原因是SiO₂+2NaOH═Na₂ SiO₃+H₂O，操作I的名稱是過濾，操作Ⅱ是根據(jù)KMnO₄和K₂CO₃兩種物質(zhì)在溶解度上的差異，采用蒸發(fā)結(jié)晶（填操作步驟）、趁熱過濾得封KMn0₄粗晶體．
（5）請設(shè)計一個實驗方案來檢驗制得的KMnO₄粗晶體中還含有K₂CO₃，并按要求填寫表．

實驗方法	實驗現(xiàn)象及結(jié)論
取少量待測物于試管中，加水溶解后，滴加少量稀硫酸	出現(xiàn)無色氣體溢出

Answer 1

分析 二氧化錳與氫氧化鉀在空氣中熔融，加水溶解得到K₂MnO₄溶液，通入二氧化碳得到KMnO₄、MnO₂、K₂CO₃，過濾除去濾渣（MnO₂），濾液為KMnO₄、K₂CO₃溶液，濃縮結(jié)晶，趁熱過濾得到KMnO₄晶體，母液中含有K₂CO₃，在母液中加石灰乳（氫氧化鈣）得到碳酸鈣沉淀和KOH；
（1）二氧化錳、KOH和氧氣在熔融條件下反應(yīng)生成K₂ MnO₄、H₂ O；
（2）在整個流程圖中能反應(yīng)和生成的物質(zhì)可循環(huán)利用；碳酸鉀能和氫氧化鈣反應(yīng)生成KOH；
（3）由2MnO₂+4KOH+O₂ $\frac{\underline{\;熔融\;}}{\;}$2K₂MnO₄+2H₂O 可知最初的原料中1mol MnO₂恰好得到1mol K₂MnO₄，由3K₂MnO₄+2CO₂=2KMnO₄+2K₂CO₃+MnO₂知，1mol K₂MnO₄在反應(yīng)中能得到$\frac{2}{3}$molKMnO₄；
（4）瓷坩堝中含有二氧化硅，二氧化硅能和NaOH反應(yīng)生硅酸鈉和水；分離難溶性固體和溶液采用過濾方法；
利用KMnO₄和K₂CO₃在溶解性上進行分離；
 （5）碳酸鉀和高錳酸鉀都易溶于水，但碳酸鉀能和稀硫酸反應(yīng)生成無色氣體，高錳酸鉀和稀硫酸不反應(yīng)，所以可以用稀硫酸檢驗碳酸鉀．

解答 解：二氧化錳與氫氧化鉀在空氣中熔融，加水溶解得到K₂MnO₄溶液，通入二氧化碳得到KMnO₄、MnO₂、K₂CO₃，過濾除去濾渣（MnO₂），濾液為KMnO₄、K₂CO₃溶液，濃縮結(jié)晶，趁熱過濾得到KMnO₄晶體，母液中含有K₂CO₃，在母液中加石灰乳（氫氧化鈣）得到碳酸鈣沉淀和KOH；
（1）二氧化錳、KOH和氧氣在熔融條件下反應(yīng)生成K₂ MnO₄、H₂ O，反應(yīng)方程式為2MnO₂+4KOH+O₂$\frac{\underline{\;熔融\;}}{\;}$2K₂ MnO₄+2H₂ O，故答案為：2MnO₂+4KOH+O₂$\frac{\underline{\;熔融\;}}{\;}$2K₂ MnO₄+2H₂ O；
（2）制備中利用的原料，在轉(zhuǎn)化過程中又生成的可以循環(huán)利用．由轉(zhuǎn)化關(guān)系圖知，除石灰、二氧化碳外，K₂MnO₄溶液中通入CO₂以制備KMnO₄生成的MnO₂及最后由母液加入石灰生成的KOH，會在MnO₂、KOH的熔融制備K₂MnO₄中被循環(huán)利用；
碳酸鉀能和氫氧化鈣反應(yīng)生成KOH，所以由母液制得KOH應(yīng)加入的物質(zhì)是Ca（OH）₂；
故答案為：KOH；MnO₂；Ca（OH）₂；
（3）由2MnO₂+4KOH+O₂ $\frac{\underline{\;熔融\;}}{\;}$2K₂MnO₄+2H₂O 可知最初的原料中1mol MnO₂恰好得到1mol K₂MnO₄，由3K₂MnO₄+2CO₂=2KMnO₄+2K₂CO₃+MnO₂知，1mol K₂MnO₄在反應(yīng)中能得到$\frac{2}{3}$molKMnO₄，
所以二氧化錳和最終得到高錳酸鉀的關(guān)系式是3MnO₂---2KMnO₄，所以需要1.5molMn0₂才能制得1mol  KMnO₄，故答案為：1.5；
（4）瓷坩堝中含有二氧化硅，二氧化硅能和NaOH反應(yīng)生硅酸鈉和水，反應(yīng)方程式為SiO₂+2NaOH═Na₂ SiO₃+H₂ O；分離難溶性固體和溶液采用過濾方法，；
利用KMnO₄和K₂CO₃在溶解性上進行分離，然后蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過濾得到晶體，
故答案為：SiO₂+2NaOH═Na₂ SiO₃+H₂ O；過濾；溶解度；蒸發(fā)結(jié)晶；
 （5）碳酸鉀和高錳酸鉀都易溶于水，但碳酸鉀能和稀硫酸反應(yīng)生成無色氣體，高錳酸鉀和稀硫酸不反應(yīng)，所以可以用稀硫酸檢驗，其檢驗方法是取少量待測物于試管中，加水溶解后，滴加少量稀硫酸，實驗現(xiàn)象是出現(xiàn)無色氣體溢出，證明含有碳酸鉀晶體，
故答案為：取少量待測物于試管中，加水溶解后，滴加少量稀硫酸；出現(xiàn)無色氣體溢出．

點評 本題考查物質(zhì)制備，涉及物質(zhì)檢驗、物質(zhì)分離和提純、化學方程式的有關(guān)計算、工藝流程分析等，明確元素化合物性質(zhì)、物質(zhì)分離提純方法等是解本題關(guān)鍵，注意（3）題不能單純關(guān)鍵Mn原子守恒得到“MnO₂、KMnO₄”關(guān)系式，（5）題檢驗碳酸鉀不能用稀鹽酸，因為稀鹽酸能被酸性高錳酸鉀溶液氧化．