Question

【題目】外循環(huán)三相反應(yīng)器連續(xù)制備高錳酸鉀新技術(shù)是目前高錳酸鉀工業(yè)發(fā)展的主要方向。該法以軟錳礦（主要成分為MnO2）為原料生產(chǎn)高錳酸鉀。該工藝路線制備高錳酸鉀如下：

已知：一些化合物溶解度(單位：g)隨溫度的變化如表

物質(zhì) 溫度℃	KMnO4	KCl	K2CO3
20	6.4	34.0	52.5
90	45.2	56.7	60.9

回答下列問題：

（1）原料軟錳礦與氫氧化鉀按一定的比例在“進(jìn)料”時加熱熔融后再和氧氣進(jìn)行“反應(yīng)”，“進(jìn)料”前應(yīng)將軟錳礦粉碎，其作用是____。

（2）“反應(yīng)”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為____。

（3）將K2MnO4轉(zhuǎn)化為KMnO4的生產(chǎn)有兩種工藝。

①“CO2歧化法”是傳統(tǒng)工藝，即向溶液中通入CO2氣體，使體系呈中性或弱堿性。

K2MnO4發(fā)生歧化反應(yīng)時，能否用鹽酸代替CO2____（請?zhí)顚?/span>“能”或“不能”）。待錳酸鉀全部歧化后，靜置一段時間后過濾。從濾液中得到高錳酸鉀晶體的操作是：____。

②“電解法”為現(xiàn)代工藝，即電解K2MnO4水溶液，電解槽中陽極發(fā)生的電極反應(yīng)為____，電解產(chǎn)物____可以循環(huán)利用。

③“CO2歧化法”和“電解法”相比較，K2MnO4的理論利用率之比為____。

Answer 1

【答案】增大反應(yīng)物接觸面積，加快反應(yīng)速率，提高原料利用率 2MnO2+O2+4KOH2K2MnO4+2H2O 不能 蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾(抽濾) MnO42－-e－=MnO4－ KOH 2：3

【解析】

(1)為了增大反應(yīng)物接觸面積，加快化學(xué)反應(yīng)速率可以在“進(jìn)料”前應(yīng)將軟錳礦粉碎；

(2)結(jié)合流程圖可知，MnO2、O2、KOH在加熱的條件下反應(yīng)生成K2MnO4和H2O；

(3)酸性高錳酸鉀溶液具有強(qiáng)的氧化性，可以把鹽酸中的氯離子氧化為氯氣，故鹽酸不能代替CO2；電解K2MnO4水溶液，制取KMnO4，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，由MnO42－轉(zhuǎn)化為MnO4－，根據(jù)“CO2歧化法”和“電解法”的化學(xué)方程式，確定K2MnO4的理論利用率之比。

(1)“進(jìn)料”前應(yīng)將軟錳礦粉碎，其作用是增大反應(yīng)物接觸面積，加快反應(yīng)速率，提高原料利用率；

(2)結(jié)合流程圖可知，MnO2、O2、KOH在加熱的條件下反應(yīng)生成K2MnO4和H2O，其反應(yīng)方程式為2MnO2+O2+4KOH2K2MnO4+2H2O；

(3)①在酸性條件下K2MnO4發(fā)生歧化反應(yīng)生成KMnO4，KMnO4具有強(qiáng)氧化性，可以把氧化為Cl2，MnO4-被還原為Mn2+，故鹽酸不能代替CO2；從濾液中得到高錳酸鉀晶體的操作是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥；

②電解時陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，電解槽中陽極發(fā)生的電極反應(yīng)為MnO42－-e－=MnO4－，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，陰極電極反應(yīng)式為2H2O+2e-=2H2↑+2OH-，電解的總方程式為2K2MnO4+2H2OKMnO4+2H2↑+2KOH，故電解產(chǎn)物KOH可以循環(huán)利用；

③依據(jù)電解法方程式2K2MnO4+2H2O2KMnO4+2H2↑+2KOH，可知K2MnO4的理論產(chǎn)率為100%，而在二氧化碳歧化反應(yīng)中3K2MnO4+2CO2=2KMnO4+MnO2+K2CO3，K2MnO4的理論產(chǎn)率為，所以二者的理論利用率之比為3：2 。