Question

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

 

．
（2）用MnO₂和KOH為原料制取高錳酸鉀，主要生產過程分兩步進行．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的濃溶液進行電解，在陽極上得到KMnO₄．試回答以下問題：
①第一步反應中MnO₂發(fā)生

 

反應（填“氧化”或“還原”），連續(xù)攪拌的目的是

 

．
②生產過程中最好使用含MnO₂ 80%以上的富礦，因為MnO₂含量較低的貧礦中Al的氧化物含量較高，會導致KOH消耗增加，用離子方程式表示KOH消耗偏高的原因

 

．
③寫出第二步反應電解槽中陰極和陽極的電極反應式．
陰極：

 

，
陽極：

 

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

 

．
（4）MnO₂可用于制作干電池，總反應為：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，當電路上通過0.2mol電子時，兩節(jié)電池中消耗的鋅的總質量為

 

．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學專題

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

MnO2  .

2H₂O+O₂↑，總方程式減去①可得到②反應式；
（4）當電路上通過0.2mol電子時，消耗0.1molZn，以此可計算質量．

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

高溫  .

3Mn+2Al₂O₃，故答案為：3MnO₂+4Al

高溫  .

3Mn+2Al₂O₃；
（2）①Mn元素化合價升高，被氧化，充分攪拌有利于固體充分接觸而反應，故答案為：氧化；使固體充分反應；
②氧化鋁是兩性氧化物，既能與強酸反應也能與強堿反應，所以氧化鋁和強堿反應生成偏鋁酸鹽和水，反應的離子方程式為2OH^-+Al₂O₃=2AlO₂^-+H₂O，
故答案為：2OH^-+Al₂O₃=2AlO₂^-+H₂O；
③電解錳酸鉀溶液時，陰極上水得電子生成氫氣和氫氧根離子，電極反應為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分解反應中作催化劑，總方程式為2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑，①MnO₂+H₂O₂+2H⁺=Mn²⁺+2H₂O+O₂↑，總方程式減去①可得到②反應式為2Mn²⁺+2H₂O+O₂=2MnO₂+4H⁺，故答案為：2Mn²⁺+2H₂O+O₂=2MnO₂+4H⁺；
（4）當電路上通過0.2mol電子時，消耗0.1molZn，質量為0.1mol×65g/mol=6.5g，故答案為：6.5g．

點評：本題以電解原理為載體考查學生的分析能力和計算能力，側重于電極反應式的書寫、化學反應方程式的書寫等知識點，難度不大，會根據(jù)題中已知條件確定生成物并寫出反應方程式是解本題的關鍵．