Question

【題目】KMnO4在實驗室、生活、科學研究、工業生產中有廣泛的應用。已知一種制備KMnO4的實驗流程、原理及相關數據如下：

原理：反應I：3MnO2+KClO3+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O

反應Ⅱ：3K2MnO4+2CO2=2KMnO4+MnO2↓+2K2CO3

(墨綠色) (紫紅色)

已知：25℃物質的溶解度g/100g水

K2CO3	KHCO3	KMnO4
111	33.7	6.34

(1)步驟②的副反應有少量單質氣體生成，該反應的化學方程式為___________。

(2)步驟⑤中CO2______(填“能”或“不”能)過量，原因是_____________。

(3)流程中可循環利用的物質主要是_________(寫化學式)。

(4)忽略本流程中含錳物質的循環利用，理論上0.3mol MnO2最多得到產品KMnO4的質量為________g。某同學在實驗中得到干燥產品的質量多于理論值，排除稱量因素，從步驟⑦分析，可能的原因是_______________。

(5)草酸鈉滴定法分析高錳酸鉀純度步驟如下：

Ⅰ.稱取1.5800g高錳酸鉀產品，配成100mL溶液

Ⅱ.準確稱取三份0.5360g已烘干的Na2C2O4，置于三個不同的潔凈錐形瓶中，分別加入少量蒸餾水使其溶解，再加入少量硫酸酸化；

Ⅲ.錐形瓶中溶液加熱到75～80℃，趁熱用I中配制的高錳酸鉀溶液滴定至終點。記錄實驗數據如表

實驗次數	V1(滴定前讀數/mL)	V2(滴定后讀數/mL)	(V2 -V1)/mL
1	2.65	22.67	20.02
2	2.60	23.02	20.42
3	2.60	22.58	19.98

已知：2MnO4﹣+ 5C2O42﹣+16H+ =2Mn/span>2++ 10CO2↑+ 8H2O，則KMnO4的純度為__________(保留四位有效數字)；若滴定后俯視滴定管讀數，所得KMnO4的純度將___(填“偏高”或“偏低”或“無影響”)。

Answer 1

【答案】2KClO32KCl + 3O2↑ 不能 CO2(過量）+KOH = KHCO3，因生成KHCO3的溶解度比K2CO3的小，可能在KMnO4析出時結晶析出而影響產品的純度。 MnO2 31.6 蒸發過度，使K2CO3伴隨KMnO4析出 80.00% 偏高

【解析】

(1)步驟②的副反應有少量單質氣體，則可能為KClO3在MnO2的催化作用下發生分解；

(2)從表中數據可以看出，若CO2過量，則會與K2CO3反應生成KHCO3，溶解度小，可能隨KMnO4一起結晶析出；

(3)流程中起初投入MnO2，在步驟⑤中又生成MnO2，可循環利用；

(4)從方程式3MnO2+KClO3+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O、3K2MnO4+2CO2=2KMnO4

+MnO2↓+2K2CO3可以看出，0.3mol MnO2最多得到產品0.2mol KMnO4，由此可計算出生成KMnO4的質量；從步驟⑥中加熱前混合液的組成，可確定干燥產品的質量多于理論值的原因；

(5)依據反應方程式2MnO4-+ 5C2O42-+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O，代入數據即可求出KMnO4的純度；若滴定后俯視滴定管讀數，則讀取的KMnO4的體積偏小，則所得KMnO4的濃度偏大，可推出純度的變化。

(1)步驟②的副反應有少量單質氣體生成，則可能為KClO3在MnO2的催化作用下發生分解，該反應的化學方程式為2KClO32KCl + 3O2↑；

(2)步驟⑤中CO2不能過量，原因是CO2(過量)+KOH=KHCO3，因生成KHCO3的溶解度比K2CO3的小，可能在KMnO4析出時結晶析出而影響產品的純度；CO2(過量)+KOH=KHCO3，因生成KHCO3的溶解度比K2CO3的小，可能在KMnO4析出時結晶析出而影響產品的純度；

(3) )起初投入MnO2，在步驟⑤中又生成MnO2，則流程中可循環利用的物質主要是MnO2；

(4) 從方程式3MnO2+KClO3+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O、3K2MnO4+2CO2=2KMnO4

+MnO2↓+2K2CO3可以看出，0.3mol MnO2最多得到產品0.2mol KMnO4，質量為0.2mol ×158g/mol=31.6g；某同學在實驗中得到干燥產品的質量多于理論值，排除稱量因素，從步驟⑦分析，可能的原因是蒸發過度，使K2CO3伴隨KMnO4析出；

(5)設參加反應的KMnO4的物質的量為x

x=0.0016mol，

則KMnO4的純度為=80.00%；若滴定后俯視滴定管讀數，則讀取的KMnO4的體積偏小，由此計算出的KMnO4的濃度偏大，KMnO4的質量偏大，所得KMnO4的純度將偏高。