Question

【題目】高錳酸鉀可用于生活消毒，是中學(xué)化學(xué)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(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)寫出KOH的電子式 。

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

(3)從經(jīng)濟(jì)性考慮試劑X宜選擇(填名稱)： 。上述流程中，設(shè)計(jì)步驟IV和V的目的是 。

(4)已知：常溫下，。工業(yè)上，調(diào)節(jié)pH沉淀廢水中Mn2+.當(dāng)pH=10時(shí)，溶液中c(Mn2)＝ 。

(5)測(cè)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(dāng)溶液由紫紅色剛好褪色且半分鐘不變色，表明達(dá)到滴定終點(diǎn)。寫出離子方程式： 。

(6)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(zhuǎn)化。

①陽(yáng)極反應(yīng)式為 。

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

Answer 1

【答案】(14分)(1)

(2)2MnO2＋4KOH＋O22K2MnO4＋2H2O(2分)

(3)石灰乳(或生石灰)(1分)

循環(huán)利用二氧化錳、氫氧化鉀，提高原料利用率(2分)

(4)2.0×10-5mol·L-1(2分)

(5)2MnO4＋3Mn2+＋2H2O＝5MnO2↓＋4H+(2分)

(6)①MnO42－e＝MnO4(2分)②增大(2分)

【解析】

試題分析：軟錳礦的主要成分為MnO2，由工藝流程轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，MnO2、KOH的熔融混合物中通入空氣時(shí)發(fā)生反應(yīng)生成K2MnO4，向K2MnO4溶液中通入CO2制備KMnO4、還生成K2CO3、MnO2，通過(guò)過(guò)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(jié)晶的方式可分離出高錳酸鉀和碳酸鉀，對(duì)粗高錳酸鉀進(jìn)行重結(jié)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)KOH是離子型化合物，其電子式為；

(2)由工藝流程轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，MnO2、KOH的熔融混合物中通入空氣時(shí)發(fā)生反應(yīng)生成K2MnO4，根據(jù)元素守恒還應(yīng)生成水．反應(yīng)中錳元素由+4價(jià)升高為+6價(jià)，總升高2價(jià)，氧元素由0價(jià)降低為-2價(jià)，總共降低4價(jià)，化合價(jià)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(yīng)化學(xué)方程式為2MnO2+4KOH+O2 2K2MnO4+2H2O；

(3)試劑X是將碳酸鉀反應(yīng)生成氫氧化鉀，所以從經(jīng)濟(jì)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)pH=10時(shí)c(OH-)=10-4mol/L，根據(jù)Ksp[Mn(OH)2]=c2(OH-)×c(Mn2+)可知，溶液中c(Mn2)=mol/L=2.0×10-5mol/L；

(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(yīng)的離子方程式為2MnO4-+3Mn2++2H2O=5MnO2↓+4H+；

(6)電解錳酸鉀溶液時(shí)，陽(yáng)極上錳酸根離子失電子生成高錳酸根離子，電極反應(yīng)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(yīng)為2H2O+2e-=H2↑+2OH-，則陰極溶液的pH增大。