【題目】高錳酸鉀是常用的氧化劑。某化學(xué)小組在實(shí)驗(yàn)室以軟錳礦(主要成分是MnO2)為原料制備KMnO4,下圖是實(shí)驗(yàn)室制備高錳酸鉀的操作流程。
已知:
溫度 | 溶解度/g | ||
K2CO3 | KHCO3 | KMnO4 | |
20℃ | 111 | 33.7 | 6.38 |
請回答:
(1)反應(yīng)①的化學(xué)方程式為______。加熱軟錳礦、KClO3、和KOH固體時(shí),除三腳架、玻璃棒、泥三角和鐵坩堝外,還用到的儀器有_____,不采用瓷坩堝而選用鐵坩堝的理由是________。
(2)反應(yīng)②中氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為________;上述流程中可以循環(huán)利用的物質(zhì)是__________
(3)實(shí)驗(yàn)時(shí),從濾液中得到KMnO4晶體的實(shí)驗(yàn)操作a為_____。若CO2過量會(huì)生成KHCO3導(dǎo)致得到的KMnO4產(chǎn)品的純度降低其原因是_________
(4)反應(yīng)③是模擬工業(yè)上采用惰性電極電解法制取高錳酸鉀晶體,寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式_____。
【答案】 KClO3+3MnO2+6KOH3K2MnO+KCl+3H2O 酒精燈、坩堝鉗 瓷坩堝中的SiO2會(huì)與KOH發(fā)生反應(yīng)或SiO2+2KOH=K2SiO3+H2O 2:1 KOH、MnO2 蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶、過濾 KHCO3的溶解度較小,濾液蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶時(shí)KHCO3會(huì)隨KMnO4一同結(jié)晶析出 2K2MnO4+2H2O2KOH+2KMnO4+H2↑
【解析】試題分析:本題以軟錳礦制備KMnO4的流程為載體,考查流程的分析、方程式的書寫、氧化還原反應(yīng)的分析、化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作、電解原理。
(1)根據(jù)流程,反應(yīng)①為軟錳礦中的MnO2與KClO3、KOH在熔融條件下反應(yīng)生成K2MnO4和KCl,反應(yīng)可寫成MnO2+KClO3+KOH→K2MnO4+KCl,Mn元素的化合價(jià)由+4價(jià)升至+6價(jià),Cl元素的化合價(jià)由+5價(jià)降至-1價(jià),根據(jù)得失電子守恒、原子守恒,反應(yīng)①的化學(xué)方程式為3MnO2+KClO3+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O。加熱軟錳礦、KClO3和KOH固體時(shí)除三腳架、玻璃棒、泥三角和鐵坩堝外,加熱需要酒精燈,取用鐵坩堝需要坩堝鉗,還用到的儀器是酒精燈、坩堝鉗。不采用瓷坩堝而選用鐵坩堝的理由是:瓷坩堝中的SiO2會(huì)與KOH發(fā)生反應(yīng),反應(yīng)的方程式為SiO2+2KOH=K2SiO3+H2O。
(2)根據(jù)流程,反應(yīng)②為向K2MnO4溶液中通入CO2生成MnO2、KMnO4和K2CO3,反應(yīng)的化學(xué)方程式為3K2MnO4+2CO2=2KMnO4+MnO2↓+2K2CO3,K2MnO4中Mn元素的化合價(jià)部分由+6價(jià)升至KMnO4中的+7價(jià),KMnO4為氧化產(chǎn)物,部分由+6價(jià)降至MnO2中的+4價(jià),MnO2為還原產(chǎn)物,根據(jù)得失電子守恒,反應(yīng)②中氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物物質(zhì)的量之比為2:1。根據(jù)流程反應(yīng)②生成的MnO2,反應(yīng)③得到的KOH都可以循環(huán)利用,可循環(huán)利用的物質(zhì)是KOH、MnO2。
(3)反應(yīng)②結(jié)束冷卻至室溫濾去MnO2后得到的溶液中含KMnO4和K2CO3,根據(jù)表中的溶解度,20℃時(shí)K2CO3的溶解度很大,KMnO4的溶解度較小,從濾液中得到KMnO4晶體的實(shí)驗(yàn)操作a是:蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶、過濾。反應(yīng)②中若CO2過量,反應(yīng)后濾去MnO2得到含KMnO4和KHCO3的混合溶液,根據(jù)表中溶解度數(shù)值可知,KHCO3的溶解度較小,濾液蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶時(shí)KHCO3會(huì)隨KMnO4一同結(jié)晶析出,導(dǎo)致得到的KMnO4產(chǎn)品純度降低。
(4)根據(jù)流程,用惰性電極電解K2MnO4溶液得到KMnO4,陽極電極反應(yīng)式為MnO42--e-=MnO4-;根據(jù)放電順序,陰極電極反應(yīng)式為2H2O+2e-=H2↑+2OH-;電解反應(yīng)的化學(xué)方程式為2K2MnO4+2H2O2KMnO4+2KOH+H2↑。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值,下列敘述正確的是
A. 常溫常壓下,20g氖氣所含有的原子數(shù)目為0.5NA
B. 2.8鐵粉與50mL4 mol·L-1鹽酸完全反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為0.1NA
C. 標(biāo)準(zhǔn)狀況下,22.4 LSO2和SO3混合物中含有的硫原子數(shù)目為0.1NA
D. 28g的C2H4和N2混合氣體中含有的原子數(shù)為2NA
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【題目】用下列實(shí)驗(yàn)裝置完成對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn),能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?/span>
實(shí)驗(yàn)裝置 | ||||
實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span> | 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證濃硫酸具有脫水性、氧化性 | 制取并收集少量氨氣 | 驗(yàn)證NaHCO3和Na2CO3的熱穩(wěn)定性 | 采用CCl4萃取I2 |
A | B | C | D |
A. A B. B C. C D. D
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】a、b、c、d四個(gè)集氣瓶中裝有Cl2、H2、HCl、HBr中的任一種氣體,若a、d兩瓶氣體混合后強(qiáng)光照射下發(fā)生爆炸,a、b兩瓶氣體相混,瓶壁上出現(xiàn)紅棕色液滴,則a、b、c、d四瓶中氣體應(yīng)是( )
A.Cl2、HBr、HCl、H2
B.Cl2、HCl、HBr、H2
C.H2、HBr、HCl、Cl2
D.H2、HCl、HBr、Cl2
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】以下物質(zhì)間轉(zhuǎn)化不能通過一步反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的是( )
A.Fe→FeCl2B.N2→NO2
C.SiO2→Na2SiO3D.Cl2→HCl
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】某原電池的離子方程式是 Zn+Cu2+=Zn2++Cu,該原電池正確的組成是( )
正極 | 負(fù)極 | 電解質(zhì)溶液 | |
A | C | Zn | ZnSO4 |
B | Zn | Cu | CuSO4 |
C | Cu | Zn | CuCl2 |
D | Cu | Zn | ZnCl2 |
A.A
B.B
C.C
D.D
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【題目】配制100mL1.0mol·L-1的NaOH溶液,下列情況不會(huì)影響溶液濃度的是
A. 容量瓶使用前有蒸餾水
B. 配制過程中,未用蒸餾水洗滌燒杯和玻璃棒
C. 俯視確定凹液面與刻度線相切
D. 稱量NaOH固體時(shí)使用了稱量紙
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值,下列說法中正確的是
A. 2g D218O中所含中子數(shù)為NA
B. 2.24L Cl2通入足量H2O或NaOH溶液中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)均為0.1NA
C. 1mol/L碳酸氫鈉溶液中的HCO3—數(shù)目小于NA
D. 一定條件下,39g的乙炔和苯的氣體混合物中所含原子總數(shù)為6NA
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【題目】某氣態(tài)化合物X含C,H,O三種元素,現(xiàn)已知下列條件:①X中C的質(zhì)量分?jǐn)?shù);②X中H的質(zhì)量分?jǐn)?shù);③X在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積;④X對(duì)氫氣的相對(duì)密度;⑤X的質(zhì)量,欲確定X的分子式,所需的最少條件是 ( )
A.①③⑤B.②③④C.①②④D.①②
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