Question

3．以某種軟錳礦（主要成分MnO₂，同時(shí)含有FeCO₃、Al₂O₃、SiO₂等）為主要原料生產(chǎn)KMnO₄的一種流程圖如圖：

已知：Mn（OH）₂極易被空氣氧化；Fe（OH）₃、Al（OH）₃的溶度積常數(shù)依次為4.0×10^-38、1.3×10^-33．
（1）濾渣A的化學(xué)式是SiO₂；溶液B中的主要陰離子有SO₄^2-、Cl^-．
（2）為避免引入雜質(zhì)，②步調(diào)節(jié)pH加入的物質(zhì)是MnCO₃或MnO；調(diào)節(jié)pH除雜過(guò)程中，后析出的
沉淀是Al（OH）₃、Fe（OH）₃．
（3）濃硫酸與MnO₂反應(yīng)也能生成Mn²⁺，其化學(xué)方程式是2H₂SO₄（濃）+2MnO₂=2MnSO₄+2H₂O+O₂↑．
（4）K₂MnO₄在酸性、中性環(huán)境下都會(huì)歧化生成MnO₄^-和MnO₂，則③步原料應(yīng)保證KOH過(guò)量．
④步溶解水應(yīng)煮沸的目的是排除溶解的CO₂．
（5）⑤步的陽(yáng)極電極反應(yīng)式是MnO₄^2--e-=MnO₄^-；該法電解時(shí)要產(chǎn)生污染，其原因是電解時(shí)會(huì)生成氯氣．

Answer 1

分析 某種軟錳礦（主要成分MnO₂，同時(shí)含有FeCO₃、Al₂O₃、SiO₂等）為主要原料生產(chǎn)KMnO₄，軟錳礦粉加入稀硫酸后通入二氧化硫發(fā)生反應(yīng)后過(guò)濾，得到濾渣A為二氧化硅，濾液含Mn²⁺和少量Fe²⁺、Al³⁺、Fe³⁺，加入適量NaClO氧化亞鐵離子生成鐵離子，得到溶液B，加入錳的難溶物調(diào)節(jié)溶液PH沉淀鋁離子和鐵離子，過(guò)濾得到沉淀C為氫氧化鋁和氫氧化鐵，濾液D為含錳離子的溶液，加入試劑氧化錳離子得到二氧化錳，在二氧化錳中加入氯酸鉀、氫氧化鉀固體熔融得到錳酸鉀，加水溶解后電解生成KMnO₄，
（1）濾渣A為二氧化硅；液B中的主要陰離子有硫酸根和次氯酸根離子被還原產(chǎn)物氯離子；
（2）為避免引入雜質(zhì)，②步調(diào)節(jié)pH加入的物質(zhì)是錳的難溶物；調(diào)節(jié)溶液PH是沉淀鐵離子和鋁離子，除雜得到錳離子的溶液；
（3）濃硫酸與MnO₂反應(yīng)也能生成Mn²⁺，是生成了硫酸錳，則被氧化的產(chǎn)物只能是生成氧氣；
（4）K₂MnO₄在酸性、中性環(huán)境下都會(huì)歧化生成MnO₄^-和MnO₂，加入氫氧化鉀需要過(guò)量提供堿性環(huán)境；加熱煮沸是排除溶解的二氧化碳；
（5）電解錳酸鉀溶液，陽(yáng)極是錳酸根離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成高錳酸根離子，產(chǎn)生污染的原因是氯離子會(huì)失電子生成氯氣；

解答 解：（1）濾渣A為二氧化硅，化學(xué)式為：SiO₂；液B中的主要陰離子有硫酸根和次氯酸根離子被還原產(chǎn)物氯離子，溶液B中的主要陰離子有SO₄^2-、Cl^-，
故答案為：SiO₂；SO₄^2-、Cl^-；
（2）為避免引入雜質(zhì)，②步調(diào)節(jié)pH加入的物質(zhì)是錳的難溶物，可以加入碳酸錳或氧化錳等，化學(xué)式為：MnCO₃或MnO，調(diào)節(jié)溶液PH是沉淀鐵離子和鋁離子，除雜得到錳離子的溶液，沉淀為Al（OH）₃、Fe（OH）₃，
故答案為：MnCO₃或MnO；Al（OH）₃、Fe（OH）₃ ；
（3）濃硫酸與MnO₂反應(yīng)也能生成Mn²⁺，是生成了硫酸錳，則被氧化的產(chǎn)物只能是生成氧氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2H₂SO₄（濃）+2MnO₂=2MnSO₄+2H₂O+O₂↑
故答案為：2H₂SO₄（濃）+2MnO₂=2MnSO₄+2H₂O+O₂↑；
（4）K₂MnO₄在酸性、中性環(huán)境下都會(huì)歧化生成MnO₄^-和MnO₂，加入氫氧化鉀需要過(guò)量提供堿性環(huán)境，加熱煮沸是排除溶解的二氧化碳，
故答案為：KOH過(guò)量；排除溶解的CO₂；
（5）電解錳酸鉀溶液，陽(yáng)極是錳酸根離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成高錳酸根離子，電極反應(yīng)為：MnO₄^2--e-=MnO₄^-，產(chǎn)生污染的原因是氯離子會(huì)失電子生成氯氣，
故答案為：MnO₄^2--e-=MnO₄^-；電解時(shí)會(huì)生成氯氣．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了混合物分離提純、雜質(zhì)離子除雜方法和試劑選擇、主要是氧化還原反應(yīng)的分析判斷，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．