1、
高锰酸钾是一种用途广泛的强氧化剂,实验室制备高锰酸钾所涉及的化学方程式如下:
MnO2熔融氧化:3MnO2+ KClO3+ 6KOH 3K2MnO4+ KCl+3H2O ;
K2MnO4歧化:3K2MnO4+ 2CO2=2KMnO4+ MnO2↓+2K2CO3。
已知K2MnO4溶液显绿色。请回答下列问题:
(1)MnO2熔融氧化应放在_______________中加热(填仪器编号)。
①烧杯 ②瓷坩埚 ③蒸发皿 ④铁坩埚
(2)在MnO2熔融氧化所得产物的热浸取液中通入CO2气体,使K2MnO4歧化的过程在如图装置中进行,A、B、C、D、E为旋塞,F、G为气囊,H为带套管的玻璃棒。
①为了能充分利用CO2,装置中使用了两个气囊。当试管内依次加入块状碳酸钙和盐酸后,关闭旋塞B、E,微开旋塞A,打开旋塞C、D,往热K2MnO4溶液中通入CO2气体,未反应的CO2被收集到气囊F中。待气囊F收集到较多气体时,关闭旋塞__________,打开旋塞____________,轻轻挤压气囊F,使CO2气体缓缓地压入K2MnO4溶液中再次反应,未反应的CO2气体又被收集在气囊G中。然后将气囊G中的气体挤压入气囊F中,如此反复,直至K2MnO4完全反应。
②检验K2MnO4歧化完全的实验操作是_______________________________________。
(3)将三颈烧瓶中所得产物进行抽滤,将滤液倒入蒸发皿中,蒸发浓缩至____________,自然冷却结晶,抽滤,得到针状的高锰酸钾晶体。本实验应采用低温烘干的方法来干燥产品,原因是________________。
(4)利用氧化还原滴定法进行高锰酸钾纯度分析,原理为:2MnO4-+5C2O42+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O
现称取制得的高锰酸钾产品7.245g,配成500mL溶液,用移液管量取25.00 mL待测液,用0.1000 mol·L-1草酸钠标准溶液液进行滴定,终点时消耗标准液体积为50.00mL(不考虑杂质的反应),则高锰酸钾产品的纯度为_________(保留4位有效数字,已知M(KMnO4)=158g·mol-1)。若移液管用蒸馏水洗净后没有用待测液润洗或烘干,则测定结果将_________。(填“偏大”、“偏小”、“不变”)
④ A、C B、D、E 用玻璃棒蘸取三颈烧瓶内的溶液点在滤纸上,若滤纸上只有紫红色痕迹,无绿色痕迹,表明反应已歧化完全 溶液表面出现晶膜为止 高锰酸钾晶体受热易分解 87.23% 偏小
(1)熔融固体物质需要在坩埚内加热,碱性物质不能用瓷坩埚;
(2)①该操作的目的是将气囊F中的二氧化碳排出,据此判断正确的操作方法;
②根据“K2MnO4溶液显绿色”可知,如果该歧化反应结束,则反应后的溶液不会显示绿色;
(3)蒸发溶液获得晶体时不能蒸干,避免固体飞溅;高锰酸钾在温度较高时容易分解,需要低温下烘干;
(4)根据n=cV计算出25mL待测液消耗的草酸钠的物质的量,再根据反应方程式计算出25mL待测液中含有高锰酸钾的物质的量,从而计算出样品中含有高锰酸钾的物质的量,然后根据m=nM计算出高锰酸钾的质量,最后计算出纯度。
(1)熔融固体物质需要在坩埚内加热,加热熔融物中含有碱性KOH,瓷坩埚中含有二氧化硅,二氧化硅能够与氢氧化钾反应,所以应用铁坩埚,所以④正确;
(2)①待气囊F收集到较多气体时,需要将气囊F中二氧化碳排出到热K2MnO4溶液中,所以需要关闭A、C,打开B、D、E,轻轻挤压气囊F,从而使CO2气体缓缓地压入K2MnO4溶液中再次反应;
②由于K2MnO4溶液显绿色,所以用玻璃棒蘸取三颈烧瓶内的溶液点在滤纸上,若滤纸上只有紫红色痕迹,无绿色痕迹,表明反应已歧化完全;
(3)蒸发溶液获得高锰酸钾时为避免固体飞溅及高锰酸钾的分解,不能将溶液蒸干,应该加热到溶液表面出现晶膜时停止加热,并且应采用低温烘干的方法来干燥产品,避免高锰酸钾晶体受热发生分解;
(4)50mL 0.1000mol•L-1草酸钠标准溶液中含有醋酸钠的物质的量为:0.1mol/L×0.05L=0.005mol,根据反应2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O可知,消耗0.005mol草酸钠需要消耗高锰酸根离子的物质的量为:0.005mol×=0.002mol,则500mL配制的样品溶液中含有高锰酸根离子的物质的量为:0.002mol×=0.04mol,则样品中含有高锰酸钾的质量为:0.04mol×158g•mol-1=6.32g,则高锰酸钾产品的纯度为:×100%=87.23%;
若移液管用蒸馏水洗净后没有用待测液润洗或烘干,会导致待测液浓度减小,滴定时消耗的标准液体积偏小,测定结果偏小。
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