Question

【題目】高錳酸鉀是一種常用的氧化劑．下圖是利用軟錳礦（主要成分為MnO2）制備高錳酸鉀的一種工藝（流程中部分產物已略去）：
相關物質不同溫度下的溶解度（單位：g）數據如表：

物質 溫度	KMnO4	CH3COOK	K2SO4	KCl
20℃	6.34	217	11.1	34.2
90℃	45.2	398	22.9	53.9

（1）“熔融”步驟反應的化學方程式為 ．
（2）K2MnO4溶液中加入冰醋酸發生反應的離子方程式為： ．
（3）操作2是、、 ．
（4）圖中可以直接進行循環利用的物質是（填化學式） ．
（5）KMnO4粗晶體中的主要雜質（填化學式）有和 ， 若用硫酸代替圖中的冰醋酸，則導致的問題及原因是 ．

Answer 1

【答案】
（1）3MnO2+KClO3+6KOH 3K2MnO4+KCl+3H2O
（2）3MnO42﹣+4CH3COOH=2MnO4﹣+MnO2↓+2H2O+4CH3COO﹣
（3）蒸發濃縮；冷卻結晶；過濾
（4）MnO2
（5）KCl；CH3COOK；反應生成K2SO4 ， 而K2SO4在常溫下的溶解度也較小，析出后從而導致產品的純度降低
【解析】解：軟錳礦中的二氧化錳和加入氯酸鉀和氫氧化鉀熔融發生氧化還原反應生成錳酸鉀、氯化鉀和水，錳酸鉀中加入冰醋酸自身發生氧化還原反應生成二氧化錳、高錳酸鉀和醋酸鉀，操作Ⅰ是溶解過濾得到濾渣為二氧化錳，操作Ⅱ是濾液2通過加熱濃縮、降溫結晶、過濾洗滌得到高錳酸鉀粗晶體，所含雜質主要為KCl、CH3COOK等，通過重結晶的方法提純高錳酸鉀晶體，（1）軟錳礦中的二氧化錳和加入氯酸鉀和氫氧化鉀熔融發生氧化還原反應生成錳酸鉀、氯化鉀和水，結合原子守恒和電子守恒配平書寫化學方程式，錳元素化合價+4價變化為+6價電子轉移2e﹣ ， 氯酸鉀中氯元素+5價變化為﹣1價，電子轉移6e﹣ ， 電子轉移總數6e﹣ ， 則反應的化學方程式為：3MnO2+KClO3+6KOH 3K2MnO4+KCl+3H2O，所以答案是：3MnO2+KClO3+6KOH 3K2MnO4+KCl+3H2O；（2）K2MnO4溶液中加入冰醋酸發生反應是自身氧化還原反應生成高錳酸鉀和二氧化錳，結合電子守恒、電荷守恒和原子守恒書寫離子方程式，錳元素+6價變化為+7價和+4價，電子轉移總數2e﹣，配平得到離子方程式為：3MnO42﹣+4CH3COOH=2MnO4﹣+MnO2↓+2H2O+4CH3COO﹣ ，
所以答案是：3MnO42﹣+4CH3COOH=2MnO4﹣+MnO2↓+2H2O+4CH3COO﹣；（3）操作Ⅱ是溶液中得到溶質固體，依據表中溶解度分析可知，溶解度隨溫度變化較大，可以用冷卻熱飽和溶液的方法得到，操作2為濾液2通過蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾洗滌得到高錳酸鉀粗晶體，
所以答案是：蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾；（4）參加反應過程最后又生成的物質可以循環使用，上述分析可知二氧化錳參與反應又生成可以循環使用，
所以答案是：MnO2；（5）高錳酸鉀粗晶體，所含雜質主要為KCl、CH3COOK等，若用硫酸代替圖中的冰醋酸，生成的硫酸鉀溶解度小易在晶體中含有更多雜質，硫酸酸性太強，導致MnO4﹣將Cl﹣氧化，產生有毒的Cl2 ， KMnO4損失且純度降低，
所以答案是：KCl，CH3COOK，反應生成K2SO4 ， 而K2SO4在常溫下的溶解度也較小，析出后從而導致產品的純度降低或硫酸酸性太強，導致MnO4﹣將Cl﹣氧化，產生有毒的Cl2 ， KMnO4損失且純度降低；