Question

高錳酸鉀是錳的重要化合物，也是中學化學實驗中常用的試劑．以下是實驗室中模擬工業(yè)上用軟錳礦制備高錳酸鉀的部分流程圖．

（1）操作Ⅰ的名稱為

 

．反應②的化學方程式為

 

．
（2）制備KMnO₄也可以用電解法．用Pt作陽極，F(xiàn)e作陰極，K₂MnO₄為電解液，陽極的電極反應式為

 

．
（3）KMnO₄在酸性介質中的強氧化性廣泛應用于化學實驗中．
例如：2KMnO₄+3H₂SO₄+5Na₂SO₃=5Na₂SO₄+K₂SO₄+2MnSO₄+3H₂O．某同學用KMnO₄測定實驗室長期存放的Na₂SO₃固體的純度．現(xiàn)準確稱取6.3g Na₂SO₃固體樣品，配成500mL溶液．取25.00mL上述溶液放入錐形瓶中，用0.01000mol/L 的酸性KMnO₄溶液進行滴定．滴定結果如下表所示：

滴定次數(shù)	待測溶液的體積/mL	標準溶液的體積
		滴定前刻度/mL	滴定后刻度/mL
1	25.00mL	0.02	24.01
2	25.00mL	0.70	24.71
3	25.00mL	0.20	24.20

①配制500mLNa₂SO₃溶液時，必須用到的實驗儀器有：燒杯、玻璃棒、托盤天平、藥匙和

 

、

 

．
②判斷滴定終點的依據(jù)是

 

．
③用上述實驗數(shù)據(jù)，計算Na₂SO₃的純度為

 

．
（4）25℃時，已知Ksp[Mn（OH）₂]=2.06×10^-13，則室溫時，0.01mol/L氫氧化鈉溶液中，錳離子的濃度最大可達到

 

mol/L．

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：實驗評價題

分析：二氧化錳與氫氧化鉀粉碎在空氣中熔融，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，濃縮結晶，趁熱過濾得到KMnO₄晶體，濾液中含有K₂CO₃，在濾液中加氫氧化鈣得到碳酸鈣沉淀和KOH；
（1）操作Ⅰ是分離溶液和難溶物的實驗操作為過濾；，反應②通入二氧化碳得到KMnO₄、MnO₂、K₂CO₃的反應，依據(jù)原子守恒配平書寫化學方程式；
（2）在電解槽中用鉑板作用陽極，鐵作陰極電解K₂MnO₄溶液得到KMnO₄，陰極上水得電子發(fā)生還原反應生成氫氣和氫氧根離子，陽極上錳酸根離子失電子反應氧化反應生成高錳酸根離子；
（3）①配制溶液的實驗步驟和注意問題分析選擇需要的儀器；
②酸性KMnO₄溶液進行滴定亞硫酸鈉溶液，滴入最后一滴，溶液呈紫紅色且半分鐘不變化，證明反應達到終點；
③計算25ml溶液消耗高錳酸鉀溶液平均體積，結合化學方程式定量關系計算得到250ml溶液中亞硫酸鈉物質的量，得到質量分數(shù)；
（4）依據(jù)溶度積常數(shù)計算分析．

解答： 解：二氧化錳與氫氧化鉀粉碎在空氣中熔融，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，濃縮結晶，趁熱過濾得到KMnO₄晶體，濾液中含有K₂CO₃，在濾液中加氫氧化鈣得到碳酸鈣沉淀和KOH；
（1）操作Ⅰ是分離溶液和難溶物的實驗操作為過濾；反應②通入二氧化碳得到KMnO₄、MnO₂、K₂CO₃的反應，依據(jù)原子守恒配平書寫化學方程式3K₂MnO₄+2 CO₂=2 KMnO₄+2K₂CO₃+MnO₂↓；
故答案為：過濾；3K₂MnO₄+2 CO₂=2 KMnO₄+2K₂CO₃+MnO₂↓；
（2）電解錳酸鉀溶液時，陰極上水得電子生成氫氣和氫氧根離子，電極反應為2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-，陽極上錳酸根離子失電子生成高錳酸根離子，電極反應式為2MnO₄^2--2e^-═2MnO₄^-，
故答案為：2MnO₄^2--2e^-═2MnO₄^-；
（3）①依據(jù)配制500mLNa₂SO₃溶液的操作步驟分析，必須用到的實驗儀器有：燒杯、玻璃棒、托盤天平、藥匙、500 mL容量瓶  膠頭滴管；
故答案為：500 mL容量瓶；膠頭滴管；
②酸性KMnO₄溶液進行滴定亞硫酸鈉溶液，滴入最后一滴，溶液呈紫紅色且半分鐘不變化，證明反應達到終點；
故答案為：錐形瓶溶液從無色變?yōu)闇\紅色，且半分鐘內(nèi)不褪去；
③標準溶液體積平均為=

24.01-0.02+24.71-0.7+24.2-0.2

3

=24ml，依據(jù)化學方程式定量關系計算
         2KMnO₄+3H₂SO₄+5Na₂SO₃=5Na₂SO₄+K₂SO₄+2MnSO₄+3H₂O．
      2                  5
0.024L×0.01000mol/L     n
n=0.0006mol
250ml溶液中含有Na₂SO₃物質的量=0.0006mol×

500

25

=0.012mol
6.3g Na₂SO₃固體樣品中亞硫酸鈉質量分數(shù)=

0.012mol×126g/mol

6.3g

×100%=24%；
故答案為：24%；
（4）25℃時，已知Ksp[Mn（OH）₂]=2.06×10^-13，則室溫時，0.01mol/L氫氧化鈉溶液中，Ksp[Mn（OH）₂]=c（Mn²⁺）c²（OH^-）=2.06×10^-13，錳離子的濃度最大可達到c（Mn²⁺）=

2.06×10-13

0.012

=2.06×10^-9mol/L，
故答案為：2.06×10^-9．

點評：本題考查了物質提純方法，溶液配制電解原理的分析應用，氧化還原反應滴定實驗過程分析和計算方法的分析，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．