Question

【題目】利用軟錳礦（主要成分為 MnO2，含有雜質(zhì) SiO2、Fe2O3）和高品質(zhì)硫錳礦（主要成 分為 MnS）制取 KMnO4 的一種工藝流程如下圖所示。

請回答下列問題：

(1) “酸浸”工序中，MnO2和 MnS中的 Mn元素轉(zhuǎn)化成 MnSO4，同時(shí)生成 S 單質(zhì)，該反應(yīng)的離子方程式為________________________________________。

(2)為了提高“酸浸”效率，下列方法可行的是_______________________。

A. 將軟錳礦和硫錳礦礦石研磨成礦粉 B. 適當(dāng)提高體系的溫度

C. 使用濃鹽酸代替稀硫酸進(jìn)行酸浸 D. 使用攪拌器對混合物進(jìn)行攪拌

(3)將“濾液Ⅰ”進(jìn)行處理后，在溫度為 50℃，pH 為 6.4~6.8 的電解槽中持續(xù)電解，可使 NaClO3復(fù)原，同時(shí)獲得的副產(chǎn)物是 H2，則陽極的電極反應(yīng)式為______________________________。

(4) “歧化”時(shí)，生成物為 K2CO3、KMnO4 和 MnO2�？赏ㄟ^過濾操作分離出 MnO2，并將其循環(huán) 到___________工序，以提高原料利用率。然后通過蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶、過濾、洗滌、低 溫 烘 干 操 作 獲 得 KMnO4 固體 ， 洗 滌 時(shí) 應(yīng) 使 用 75% 乙 醇 溶 液 對 固 體 進(jìn) 行 沖 洗 ， 其 優(yōu) 點(diǎn)是___________________________。

Answer 1

【答案】MnO2+MnS+4H+=2Mn2++S↓+2H2O ABD Cl-+3H2O-6e-= ClO3-+6H+ “酸浸”或“熔融” 降低KMnO4的溶解度以減少溶解損失，且低溫烘干時(shí)乙醇更容易揮發(fā)

【解析】

(1) “酸浸”時(shí)，MnS和MnO2在酸性條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成二價(jià)錳和硫單質(zhì)，發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，氧化鐵溶解后，被還原成二價(jià)鐵；

(2)提高“酸浸”效率，就是提高反應(yīng)速率；

(3)加入氯酸鈉后，氯元素被還原為-1價(jià)，同時(shí)Mn2+被氧化成MnO2，少量Fe2+被氧化成Fe3+隨濾液Ⅰ除去，而MnO2在“熔融”階段被氧化成K2MnO4，濾液Ⅰ中陰離子有Cl-、SO42-、OH-，Cl-在陽極放電；

(4) “歧化”產(chǎn)物中有KMnO4 和 MnO2，應(yīng)為K2MnO4歧化，據(jù)此分析解答。

(1) MnO2中Mn元素被還原，MnS中S元素被氧化，結(jié)合得失電子守恒、電荷守恒、原子守恒可得該反應(yīng)的離子方程式為：MnO2+MnS+4H+=2Mn2++S↓+2H2O，故答案為：MnO2+MnS+4H+=2Mn2++S↓+2H2O；

(2)A．將軟錳礦和硫錳礦礦石研磨成礦粉，可以增大與酸接觸面積，加快反應(yīng)速率，從而提高效率，A正確；

B．適當(dāng)提高體系的溫度，可以加快反應(yīng)速率，從而提高效率，B正確；

C．濃HCl有還原性，和MnO2發(fā)生氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生有毒的氯氣，不可使用濃鹽酸代替稀硫酸進(jìn)行酸浸，C錯(cuò)誤；

D．使用攪拌器對混合物進(jìn)行攪拌，可以增大固體與酸接觸面積，加快反應(yīng)速率，從而提高效率，D正確；

綜上所述，答案為：ABD；

(3) Cl-在陽極放電，被氧化成ClO3-，陽極反應(yīng)為：Cl-+3H2O-6e-= ClO3-+6H+，故答案為：Cl-+3H2O-6e-= ClO3-+6H+；

(4)從流程及分析來看，MnO2可循環(huán)用在“酸浸”或“熔融”兩步，比起用水沖洗而言，用乙醇沖洗產(chǎn)品，一方面可降低 KMnO4的溶解度以減少溶解損失，另一方面低溫烘干時(shí)乙醇更容易揮發(fā)而除去，故答案為：“酸浸”或“熔融”；降低 KMnO4的溶解度以減少溶解損失，且低溫烘干時(shí)乙醇更容易揮發(fā)。