Question

工業(yè)上以軟錳礦（主要成分為MnO₂）為原料，可生產(chǎn)錳或高錳酸鉀等產(chǎn)品．
（1）用鋁與軟錳礦冶煉錳的原理是（用化學(xué)方程式表示）

 

．
（2）用MnO₂和KOH為原料制取高錳酸鉀，主要生產(chǎn)過程分兩步進(jìn)行．第一步將MnO₂和固體KOH粉碎，混合均勻，在空氣中加熱至熔化，并連續(xù)攪拌，制取K₂MnO₄；第二步將K₂MnO₄的濃溶液進(jìn)行電解，在陽極上得到KMnO₄．試回答以下問題：
①第一步反應(yīng)中MnO₂發(fā)生

 

反應(yīng)（填“氧化”或“還原”），連續(xù)攪拌的目的是

 

．
②生產(chǎn)過程中最好使用含MnO₂ 80%以上的富礦，因?yàn)镸nO₂含量較低的貧礦中Al的氧化物含量較高，會(huì)導(dǎo)致KOH消耗增加，用離子方程式表示KOH消耗偏高的原因

 

．
③寫出第二步反應(yīng)電解槽中陰極和陽極的電極反應(yīng)式．
陰極：

 

，
陽極：

 

．
（3）MnO₂在H₂O₂分解反應(yīng)中作催化劑．該反應(yīng)分為兩步：
①M(fèi)nO₂+H₂O₂+2H⁺=Mn²⁺+2H₂O+O₂↑
②

 

．
（4）MnO₂可用于制作干電池，總反應(yīng)為：Zn+2MnO₂+2NH₄⁺=Zn²⁺+Mn₂O₃+2NH₃+H₂O，現(xiàn)將兩節(jié)該電池串聯(lián)后為小燈泡供電，當(dāng)電路上通過0.2mol電子時(shí)，兩節(jié)電池中消耗的鋅的總質(zhì)量為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）高溫時(shí)，鋁與二氧化錳發(fā)生置換反應(yīng)生成錳，為鋁熱反應(yīng)；
（2）①M(fèi)n元素化合價(jià)升高，被氧化，充分?jǐn)嚢栌欣�于固體充分接觸而反應(yīng)；
②氧化鋁為兩性氧化物，可與氫氧化鉀反應(yīng)；
③電解時(shí)，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，MnO₄^2-被氧化生成MnO₄^-，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，生成氫氣；
（3）MnO₂在H₂O₂分解反應(yīng)中作催化劑，總方程式為2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑，總方程式減去①可得到②反應(yīng)式；
（4）當(dāng)電路上通過0.2mol電子時(shí)，消耗0.1molZn，以此可計(jì)算質(zhì)量．

解答： 解：（1）高溫時(shí)，鋁與二氧化錳發(fā)生置換反應(yīng)生成錳，反應(yīng)的方程式為3MnO₂+4Al

高溫  .

3Mn+2Al₂O₃，故答案為：3MnO₂+4Al

高溫  .

3Mn+2Al₂O₃；
（2）①M(fèi)n元素化合價(jià)升高，被氧化，充分?jǐn)嚢栌欣�于固體充分接觸而反應(yīng)，故答案為：氧化；使固體充分反應(yīng)；
②氧化鋁是兩性氧化物，既能與強(qiáng)酸反應(yīng)也能與強(qiáng)堿反應(yīng)，所以氧化鋁和強(qiáng)堿反應(yīng)生成偏鋁酸鹽和水，反應(yīng)的離子方程式為2OH^-+Al₂O₃=2AlO₂^-+H₂O，
故答案為：2OH^-+Al₂O₃=2AlO₂^-+H₂O；
③電解錳酸鉀溶液時(shí)，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^-，陽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2MnO₄^2--2e^-=2MnO₄^-，
故答案為：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-；2MnO₄^2--2e^-=2MnO₄^-；
（3）MnO₂在H₂O₂分解反應(yīng)中作催化劑，總方程式為2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑，①M(fèi)nO₂+H₂O₂+2H⁺=Mn²⁺+2H₂O+O₂↑，總方程式減去①可得到②反應(yīng)式為2Mn²⁺+2H₂O+O₂=2MnO₂+4H⁺，故答案為：2Mn²⁺+2H₂O+O₂=2MnO₂+4H⁺；
（4）當(dāng)電路上通過0.2mol電子時(shí)，消耗0.1molZn，質(zhì)量為0.1mol×65g/mol=6.5g，故答案為：6.5g．

點(diǎn)評(píng)：本題以電解原理為載體考查學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力，側(cè)重于電極反應(yīng)式的書寫、化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫等知識(shí)點(diǎn)，難度不大，會(huì)根據(jù)題中已知條件確定生成物并寫出反應(yīng)方程式是解本題的關(guān)鍵．