Question

【題目】高錳酸鉀可用于生活消毒，是中學化學常見的氧化劑。工業上，用軟錳礦制高錳酸鉀的流程如下(部分條件和產物省略)：

請回答下列問題：

(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發生的主要化學反應的方程式： 。

(3)從經濟性考慮試劑X宜選擇(填名稱)： 。上述流程中，設計步驟IV和V的目的是 。

(4)已知：常溫下，。工業上，調節pH沉淀廢水中Mn2+.當pH=10時，溶液中c(Mn2)＝ 。

(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，產生黑色沉淀。當溶液由紫紅色剛好褪色且半分鐘不變色，表明達到滴定終點。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轉化。

①陽極反應式為 。

②電解過程中，陰極附近電解質溶液的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，由工藝流程轉化關系可知，MnO2、KOH的熔融混合物中通入空氣時發生反應生成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KMnO4和K2CO3在溶解性上不同采用蒸發結晶的方式可分離出高錳酸鉀和碳酸鉀，對粗高錳酸鉀進行重結晶、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)由工藝流程轉化關系可知，MnO2、KOH的熔融混合物中通入空氣時發生反應生成K2MnO4，根據元素守恒還應生成水．反應中錳元素由+4價升高為+6價，總升高2價，氧元素由0價降低為-2價，總共降低4價，化合價升降最小公倍數為4，所以MnO2系數2，O2系數為1，根據錳元素守恒確定K2MnO4系數為2，根據鉀元素守恒確定KOH系數為4，根據氫元素守恒確定H2O系數為2，所以反應化學方程式為2MnO2+4KOH+O2 2K2MnO4+2H2O；

(3)試劑X是將碳酸鉀反應生成氫氧化鉀，所以從經濟性考慮試劑X宜選擇石灰乳(或生石灰)，上述流程中，步驟IV和V都是物質循環利用，其目的是循環利用二氧化錳、氫氧化鉀，提高原料利用率；

(4)pH=10時c(OH-)=10-4mol/L，根據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，產生黑色沉淀，發生反應的離子方程式為2MnO4-+3Mn2++2H2O=5MnO2↓+4H+；

(6)電解錳酸鉀溶液時，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MnO42--e-=MnO4-，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-，則陰極溶液的pH增大。