Question

【題目】高錳酸鉀可用于生活消毒，是中學化學常見的氧化劑。工業(yè)上，用軟錳礦制高錳酸鉀的流程如下（部分條件和產(chǎn)物省略）：

請回答下列問題：

（1）提高錳酸鉀浸出率（浸出錳酸鉀質(zhì)量與固體總質(zhì)量之比）的措施有______ （任答一項即可）

（2）寫出二氧化錳和氫氧化鉀熔融物中通入空氣時發(fā)生的主要化學反應的方程式：______。

（3）從經(jīng)濟性考慮試劑X宜選擇（填名稱）：___________。上述流程中，設計步驟IV和V的目的是___。

（4）以惰性材料為電極，采用電解錳酸鉀溶液的方法完成步驟III轉化。

①陽極反應式為______。

②電解過程中，陰極附近電解質(zhì)溶液的pH將________（填：增大、減小或不變）。

（5）測定高錳酸鉀樣品純度：向高錳酸鉀溶液中滴定硫酸錳溶液，產(chǎn)生黑色沉淀。當溶液由紫紅色剛好褪色且半分鐘不變色，表明達到滴定終點。寫出離子方程式：________

Answer 1

【答案】加熱、攪拌等2MnO2＋4KOH＋O22K2MnO4＋2H2O石灰乳（或生石灰）循環(huán)利用二氧化錳、氫氧化鉀，提高原料利用率MnO42-－e-＝MnO4-增大2MnO4-＋3Mn2+＋2H2O＝5MnO2↓＋4H+

【解析】

軟錳礦的主要成分為MnO2，由工藝流程轉化關系可知，MnO2、KOH的熔融混合物中通入空氣時發(fā)生反應生成K2MnO4，向K2MnO4溶液中通入CO2制備KMnO4、還生成K2CO3、MnO2，通過過濾，分離出二氧化錳，濾液中含KMnO4和K2CO3，根據(jù)KMnO4和K2CO3在溶解性上不同采用蒸發(fā)結晶的方式可分離出高錳酸鉀和碳酸鉀，對粗高錳酸鉀進行重結晶、干燥得到純凈的高錳酸鉀；向碳酸鉀溶液中加入石灰生成碳酸鈣和氫氧化鉀。

（1）從濃度、溫度等影響化學反應速率的角度可知，提高浸出率，可增大硫酸濃度、升高溫度、邊加硫酸邊攪攔、增加浸出時間等。（2）由工藝流程轉化關系可知，MnO2、KOH的熔融混合物中通入空氣時發(fā)生反應生成K2MnO4，根據(jù)元素守恒還應生成水．反應中錳元素由+4價升高為+6價，總升高2價，氧元素由0價降低為-2價，總共降低4價，化合價升降最小公倍數(shù)為4，所以MnO2系數(shù)2，O2系數(shù)為1，根據(jù)錳元素守恒確定K2MnO4系數(shù)為2，根據(jù)鉀元素守恒確定KOH系數(shù)為4，根據(jù)氫元素守恒確定H2O系數(shù)為2，所以反應化學方程式為2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O。（3）試劑X是將碳酸鉀反應生成氫氧化鉀，所以從經(jīng)濟性考慮試劑X宜選擇石灰乳（或生石灰），上述流程中，步驟IV和V都是物質(zhì)循環(huán)利用，其目的是循環(huán)利用二氧化錳、氫氧化鉀，提高原料利用率。（4）電解錳酸鉀溶液時，陽極上錳酸根離子失電子生成高錳酸根離子，電極反應式為MnO42--e-=MnO4-，陰極上水得電子生成氫氣和氫氧根離子，電極反應為2H2O+2e-=H2↑+2OH-，則陰極溶液的pH增大。（5）用高錳酸鉀溶液滴定硫酸錳溶液，產(chǎn)生黑色沉淀，發(fā)生反應的離子方程式為2MnO4-+3Mn2++2H2O

=5MnO2↓+4H+。