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）：

請回答下列問題：

（1）提高錳酸鉀浸出率（浸出錳酸鉀質(zhì)量與固體總質(zhì)量之比）的措施有______ （任答一項(xiàng)即可）

（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）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陽極反應(yīng)式為______。

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

（5）測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：________

Answer 1

【答案】加熱、攪拌等2MnO2＋4KOH＋O22K2MnO4＋2H2O石灰乳（或生石灰）循環(huán)利用二氧化錳、氫氧化鉀，提高原料利用率MnO42-－e-＝MnO4-增大2MnO4-＋3Mn2+＋2H2O＝5MnO2↓＋4H+

【解析】

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，通過過濾，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）從濃度、溫度等影響化學(xué)反應(yīng)速率的角度可知，提高浸出率，可增大硫酸濃度、升高溫度、邊加硫酸邊攪攔、增加浸出時(shí)間等。（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+O22K2MnO4+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）電解錳酸鉀溶液時(shí)，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。（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+。