Question

【題目】高錳酸鉀常用作消毒殺菌、水質(zhì)凈化劑等。某小組用軟錳礦(主要含MnO2,還含有少量SiO2、Al2O3、Fe2O3等雜質(zhì))模擬工業(yè)制高錳酸鉀流程如下。試回答下列問題。

(1)配平焙燒時(shí)化學(xué)反應(yīng): □MnO2+□_____+□O2□K2MnO4+□H2O；工業(yè)生產(chǎn)中采用對(duì)空氣加壓的方法提高M(jìn)nO2利用率，試用碰撞理論解釋其原因__________。

(2)濾渣II 的成分有_______(化學(xué)式);第一次通CO2不能用稀鹽酸代替的原因是_________。

(3)第二次通入過量CO2生成MnO2的離子方程式為_________。

(4)將濾液Ⅲ進(jìn)行一系列操作得KMnO4。

由下圖可知,從濾液Ⅲ得到KMnO4需經(jīng)過_____、______、洗滌等操作。

(5)工業(yè)上按上述流程連續(xù)生產(chǎn)。含MnO2a%的軟錳礦1噸，理論上最多可制KMnO4___噸。

(6)利用電解法可得到更純的KMnO4。用惰性電極電解濾液II。

①電解槽陽極反應(yīng)式為____________；

②陽極還可能有氣體產(chǎn)生,該氣體是__________。

Answer 1

【答案】 2 4 KOH 1 2 2 加壓增大了氧氣濃度，使單位體積內(nèi)的活化分子數(shù)增加，有效碰撞次數(shù)增多,反應(yīng)速率加快,使MnO2反應(yīng)更充分 Al(OH)3、H2SiO3 稀鹽酸可溶解Al(OH)3，不易控制稀鹽酸的用量 3MnO42-+4CO2+2H2O=MnO2↓+2MnO4-+4HCO3- 蒸發(fā)結(jié)晶 趁熱過濾 0.018a MnO42--e-=MnO4- O2

【解析】（1）MnO2中Mn的化合價(jià)為+4價(jià)，K2MnO4中Mn的化合價(jià)為+6價(jià)，O2中O的化合價(jià)為0價(jià)，生成物中都變成了-2價(jià)，根據(jù)得失電子守恒(化合價(jià)升降總數(shù)相等)得：MnO2前面系數(shù)為2，O2前面系數(shù)為1，K2MnO4前面系數(shù)為2；結(jié)合流程中焙燒時(shí)有KOH參與，所以未知的反應(yīng)物應(yīng)為KOH，根據(jù)原子守恒，KOH前面系數(shù)為4，水前面系數(shù)為2，故答案為：2 4 KOH 1 2 2。根據(jù)有效碰撞理論，加壓可增大氧氣濃度，使單位體積內(nèi)的活化分子數(shù)增加，有效碰撞次數(shù)增多，反應(yīng)速率加快，使MnO2反應(yīng)更充分，所以工業(yè)生產(chǎn)中采用對(duì)空氣加壓的方法提高MnO2利用率。

（2）根據(jù)流程濾液I主要是K2MnO4溶液，還含有SiO32-和AlO2-等雜質(zhì)離子，通入CO2發(fā)生反應(yīng)：CO2+H2O+SiO32-=H2SiO3↓+CO32-、CO2+H2O+AlO2-=Al(OH)3↓+CO32-，所以濾渣II的成分有Al(OH)3和H2SiO3；因?yàn)榈谝淮瓮ㄈ?/span>CO2目之一是生成Al(OH)3，而稀鹽酸可溶解Al(OH)3，不易控制稀鹽酸的用量，所以第一次通CO2不能用稀鹽酸代替。

(3)第二次通入過量CO2生成MnO2，則MnO42-發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)，生成MnO2和MnO4-，因?yàn)?/span>CO2過量，所以還會(huì)生成HCO3-，故離子方程式為：3MnO42-+4CO2+2H2O=MnO2↓+2MnO4-+4HCO3-。

（4）濾液Ⅲ溶質(zhì)主要是KMnO4與KHCO3，由圖可看出，KMnO4溶解度受溫度影響變化不大，而KHCO3溶解度，受溫度影響變化較大，所以從濾液Ⅲ得到KMnO4需經(jīng)過蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過濾、洗滌、干燥等操作。

（5）根據(jù)Mn元素守恒，含MnO2a%的軟錳礦1噸，理論上最多可制KMnO4：1×a%×≈0.018a(噸)。

（6）①濾液II主要為K2MnO4溶液，用惰性電極電解得到KMnO4，MnO42-在陽極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，生成MnO4-，故陽極電極反應(yīng)式為：MnO42--e-=MnO4-；②溶液中的OH-也可能失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，生成氧氣，故陽極還可能有O2產(chǎn)生。