Question

【題目】工業(yè)上以軟錳礦(主要成分為MnO2) 為主要原料制備高錳酸鉀(KMnO4)的工藝流程如下：

回答下列問題：

(1)原料軟錳礦在使用之前通常需粉碎，其目的是_________________________________。

(2)“烘炒”時(shí)是將混合物放入某種材質(zhì)的坩堝內(nèi)，混合均勻，小火加熱至熔融，有K2MnO4和KCl生成，則烘炒過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________；“烘炒”時(shí)所用坩堝的材質(zhì)可以選用_______(填字母)。

a．石英 b．氧化鋁 c．硅酸鹽陶瓷 d．鐵

(3)已知水溶過程中無化學(xué)反應(yīng)發(fā)生，通入CO2使反應(yīng)體系呈中性或弱酸性即可發(fā)生歧化反應(yīng)，則歧化時(shí)發(fā)生反應(yīng)的氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為_______________。

(4)對濾液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮時(shí)，溫度不宜超過60℃,其原因是_________________；將蒸發(fā)溫度控制在60℃左右的最佳操作方法是_______________________。

(5)流程中可以循環(huán)利用的物質(zhì)是___________________。

(6)用CO2歧化法將K2MnO4轉(zhuǎn)化為KMnO4屬于傳統(tǒng)工藝，現(xiàn)代工藝多采用電解法，即電解K2MnO4水溶液，電解槽中陽極發(fā)生的電極反應(yīng)為_________________；與“CO2歧化法”相比，“電解法”的顯著優(yōu)點(diǎn)是____________________。

Answer 1

【答案】 增大反應(yīng)物的接觸面，加快化學(xué)反應(yīng)速率；提高原料的利用率 3MnO2 + 6KOH + KClO3 3K2MnO4 + KCl + 3H2O d 2∶1 防止溫度過高導(dǎo)致KMnO4分解 水浴加熱 MnO2 MnO42-－e- = MnO4- KMnO4的純度高、產(chǎn)率高

【解析】（1）工業(yè)生產(chǎn)中將原料粉碎的目的一般是為了增大反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)速率，同時(shí)盡量將更多的原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物，以提高原料的利用率。

（2）“烘炒”時(shí)將MnO2、KClO3和KOH轉(zhuǎn)化為K2MnO4和KCl，方程式為：3MnO2 + 6KOH + KClO3 3K2MnO4 + KCl + 3H2O。因?yàn)檫^程中加入了氫氧化鉀這樣的強(qiáng)堿，所以能與強(qiáng)堿反應(yīng)的物質(zhì)都不能使用，例如，石英（二氧化硅）、氧化鋁和陶瓷（其中含有二氧化硅），所以只能使用鐵坩堝，選項(xiàng)d正確。

（3）向溶液中通入二氧化碳時(shí)，應(yīng)該是K2MnO4發(fā)生歧化，其中的Mn的化合價(jià)一部分升高一部分降低，得到KMnO4和MnO2，方程式為3K2MnO4 + 4CO2 + 2H2O = 2KMnO4 + MnO2↓ + 4KHCO3，所以氧化產(chǎn)物（KMnO4）與還原產(chǎn)物（MnO2）的物質(zhì)的量之比為2:1。

（4）高錳酸鉀在較高溫度會(huì)發(fā)生分解反應(yīng)，所以蒸發(fā)濃縮的時(shí)候，溫度不宜過高。蒸發(fā)溫度為60℃，低于水的沸點(diǎn)，所以比較合適的方法是水浴加熱。

（5）在過濾這一步得到的MnO2可以加入到第一步的烘炒中，所以MnO2可以循環(huán)。

（6）電解時(shí)，將K2MnO4轉(zhuǎn)化為KMnO4，其中Mn的化合價(jià)升高，所以陽極上失電子化合價(jià)升高的反應(yīng)就是：MnO42-－e- = MnO4-。與“CO2歧化法”相比，“電解法”的顯著優(yōu)點(diǎn)是將所有的錳元素都轉(zhuǎn)化為高錳酸鉀，提高了高錳酸鉀的產(chǎn)率，同時(shí)得到的生成物的純凈度也較高。