例谈高中化学工艺流程题的解题思路和主要策略——以工业上用软锰矿制备高锰酸钾的工艺流程为例

吴 园

(安徽省濉溪县临涣中学 安徽 濉溪 235143)

下面我通过一个例题来分析解答化工题的一般思路和主要策略，希望大家多提宝贵意见。

【例题】工业制备高锰酸钾是锰的重要化合物和常用的氧化剂。以下是工业上用软锰矿制备高锰酸钾的一种工艺流程。

①KMnO4稀溶液是一种常用的消毒剂。其消毒原理与下列物质相同的是_____(填代号)。

a. 84消毒液(NaClO溶液) b. 双氧水

c. 苯酚 d. 75%酒精

②高锰酸钾保存在棕色试剂瓶，下列试剂保存不需要棕色试剂瓶的是_____(填代号)。

a. 浓硝酸 b. 硝酸银 c. 氯水 d. 烧碱

③上述流程中可以循环使用的物质有__________、__________(写化学式)。

④若不考虑物质循环与制备过程中的损失，则1 mol MnO2可制得_____mol KMnO4。

⑤该生产中需要纯净的CO2气体。若实验室要制备纯净的CO2，所需试剂最好选择(选填代号)_____。

a. 石灰石 b. 稀HCl c. 稀H2SO4d. 纯碱

所需气体发生装置是_____________(选填代号)。

⑥操作Ⅰ的名称是_____；操作Ⅱ根据KMnO4和K2CO3两物质在__________(填性质)上的差异，采用 __________(填操作步骤)、趁热过滤得到KMnO4粗晶体。

【解析】高锰酸钾又名灰锰氧，是+7价锰最重要的化合物， 也是最重要和最常用的氧化剂之一。本题以液相氧化法制备高锰酸钾为背景， 着重考察了基本化学实验知识， 本题可很好地巩固试剂保存、分离提纯操作、有关气体制取实验原理和装置知识等。

(1)高锰酸钾的消毒机理主要是靠其氧化性氧化微生物而杀灭微生物， 它通过氧化细菌体内的活性基团而发挥作用，类似84消毒液(NaClO溶液)、双氧水， 而苯酚、 酒精消毒机理主要是使蛋白质75%凝固。

(2)试剂保存方法源于试剂的性质， 见光易分解的物质通常保存在棕色试剂瓶中。浓硝酸、硝酸银、氯水等试剂都是中学阶段常用试剂， 都保存在棕色试剂瓶中。

(3)从流程图中不难发现，由于K2MnO4在酸性条件下易歧化为MnO2和KMnO4， 所以MnO2可以部分循环；母液成分主要是K2CO3，通过加入石灰，产生KOH也可以循环利用。

(4)本小题考察学生对制备原理的理解。一种方法是写出各步反应， 通过物质的量的关系得出；另外，从流程中也可看出，Mn元素损失发生在KMnO4歧化这一步，通过电子得失守恒，1molKMnO4可制得1/3molMnO2和2/3molKMnO4.

(5) 本题主要考察有关气体制取实验原理和装置， 气体发生装置取决于气体制备原理。题目中关键词 “纯净”， 所以要选用纯碱和稀硫酸， 发生装置就只能相应选择A。

(6)主要考察制备过程中分离提纯的基本操作。操作Ⅰ是分离不溶物MnO2， 所以是过滤； 操作Ⅱ从两物质性质上分析， 都可溶， 故是利用两者溶解度的不同而采用结晶方法分离， 但考虑到KMnO4易受热分解， 要得到KMnO4粗晶体，只能蒸发浓缩结晶。

【答案】(1)ab (2)d (3)MnO2；KOH (4)2/3 (5)cd ；A；(6)过滤；溶解度；浓缩结晶

【小结】 结合本题系统复习拓展介绍KMnO4作为氧化剂在不同介质条件下被还原的产物， 也可以拓展到电解法制备高锰酸钾的工艺流程。

对此题进行分析的过程是将手榴弹作为研究对象，系统的合外力不为零，总动量不守恒，但是在爆炸时两小块间的作用力要远大于自身的重力，作用时间极短，而且水平方向不受外力，故系统的水平方向的动量是守恒的。爆炸过程属于化学反应，存在化学能转化为机械能的情况，所以在没有告诉我们爆炸过程中有多少化学能转为系统机械能的前提下，不能用能量守恒去进行求解。在教学的过程中，教师要引导学生们正确地分析碰撞与爆炸问题的能量变化，让学生形成独立解决问题的方法，从而有效解决动量守恒定律方面的问题。