Question

【題目】KMnO4在醫(yī)療上有廣泛地應(yīng)用，可用于防腐、制藥、消毒等�，F(xiàn)以軟錳礦（主要成分為MnO2，含有少量Al2O3、SiO2等）為原料制備KMnO4的工業(yè)流程如圖所示。

（1）料渣的主要成分是____，操作2的意義是__________。

（2）“調(diào)pH”的目的是__________；寫(xiě)出“氧化”過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：________；熔融過(guò)程中，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為_______。

（3）操作3的內(nèi)容為蒸發(fā)濃縮、趁熱過(guò)濾、洗滌、烘干，已知KHCO3、KMnO4的溶解度曲線是下圖中的兩種，則KHCO3、KMnO4的溶解度曲線分別是_____（填序號(hào)）。

（4）用惰性電極電解K2MnO4溶液也可得到目標(biāo)產(chǎn)物，則生成目標(biāo)產(chǎn)物的電極反應(yīng)式為___________，充分電解后，得到的溶液中溶質(zhì)的主要成分是______和KMnO4。

Answer 1

【答案】SiO2 提高原料的利用率 除去Al3+ 2MnO4-+3Mn2++2H2O=5MnO2↓+4H+ 1:2 II、Ⅲ MnO42--e-= MnO4- KOH

【解析】

軟錳礦(主要成分為MnO2，含有少量Al2O3、SiO2等)加入稀硫酸同時(shí)通入二氧化硫，可將MnO2還原成Mn2+，則溶液中主要陽(yáng)離為Mn2+和Al3+，料渣為不溶于稀硫酸的SiO2，之后濾液中加入碳酸錳調(diào)節(jié)pH使Al3+轉(zhuǎn)化為Al(OH)3沉淀除去；然后加入高錳酸鉀氧化Mn2+得到MnO2沉淀，向熔融狀態(tài)的MnO2中通入氧氣，同時(shí)加入KOH，反應(yīng)生成K2MnO4，加水溶解并通入過(guò)量二氧化碳，K2MnO4發(fā)生歧化得到含KMnO4和KHCO3的溶液，以及MnO2沉淀，之后對(duì)濾液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮、趁熱過(guò)濾、洗滌烘干得到高錳酸鉀晶體。

(1)根據(jù)分析可知料渣主要成分為SiO2，操作2可以提高原料的利用率；

(2)調(diào)pH值的目的是使Al3+轉(zhuǎn)化為Al(OH)3沉淀除去；氧化過(guò)程中KMnO4和Mn2+發(fā)生歸中反應(yīng)得到MnO2，離子方程式為2 MnO4-+3Mn2++2H2O=5MnO2↓+4H+；熔融過(guò)程中O2為氧化劑，由0價(jià)降為-2價(jià)，每個(gè)氧氣分子可以得到4個(gè)電子，MnO2為還原劑，化合價(jià)由+4價(jià)升為+6價(jià)，失去2個(gè)電子，所以氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比為1:2；

(3)操作3的內(nèi)容為蒸發(fā)濃縮、趁熱過(guò)濾、洗滌、烘干，說(shuō)明KHCO3的溶解度隨溫度變化較大，為防止其析出要趁熱過(guò)濾，所以曲線II代表碳酸氫鉀；而KMnO4的溶解度隨溫度變化不大，而且KMnO4析出，說(shuō)明其溶解度要比碳酸氫鉀的溶解度小，所以曲線Ⅲ代表KMnO4的溶解度；

(4)由K2MnO4得到KMnO4，錳元素化合價(jià)升高被氧化，所以應(yīng)在陽(yáng)極生成，電極方程式為MnO42--e-= MnO4-；電解過(guò)程中陰極水電離出的氫離子放電生成氫氣，同時(shí)破壞水的電離平衡產(chǎn)生氫氧根，所以溶質(zhì)為KOH和KMnO4。