Question

【題目】軟錳礦的主要成分為MnO2，工業可用其按如下方法制備高錳酸鉀：

A．將軟錳礦初選后粉碎，與固體苛性鉀混合，加入反應釜中敞口加熱至熔融，并保持熔融狀態下攪拌25～30min，冷卻得墨綠色熔渣（主要成分為K2MnO4）；

B．將熔渣粉碎，加入去離子水溶解，充分攪拌后過濾得墨綠色濾液1；

C．取適量70%硫酸，加入濾液1中，邊加邊攪拌，直至不再產生棕褐色沉淀，過濾，得紫色濾液2；

d．提純濾液2即可得高錳酸鉀粗品。

根據上述內容回答下列問題：

（1）步驟a中，反應物熔融狀態下攪拌的目的是： ，用化學方程式表示出MnO2轉化為K2MnO4的反應原理： 。

（2）粉碎后的軟錳礦與苛性鉀置于 中進行加熱。

A．陶瓷反應釜 B．石英反應釜 C．鐵制反應釜

（3）寫出步驟c中反應的離子方程式： 。

（4）步驟d中由濾液2得到高錳酸鉀粗品的主要操作步驟是：加熱濃縮、冷卻結晶、過濾、____________、干燥。該操作為如何進行___________________。

（5）若將母液循環使用，可能造成的問題是： 。

（6）早先有文獻報道：步驟a中加入KClO3固體會縮短流程時間以及提高高錳酸鉀的產率，但從綠色化學角度考慮后，現在工廠中一般不采用此法，你認為這種方法不符合綠色化學的原因是： 。

Answer 1

【答案】（1）使熔融物充分接觸空氣 （2分） 2MnO2+4KOH+O2=2K2MnO4+2H2O（2） C （1分）

（3）3MnO42-+4H+=2MnO4-+2H2O+MnO2↓ （2分）

（4）洗滌（1分），沿玻璃棒向漏斗中注入蒸餾水，完全浸沒KMnO4晶體，待蒸餾水流盡后，重復操作2～3（1分，凡不規范或錯答不給分）

（5）導致K2SO4逐漸積累，結晶時隨產品析出，降低高錳酸鉀純度（2分）

（6）以KClO3為氧化劑會使濾渣中含有大量KCl，溶解酸化時，Cl-被氧化會產生大量氯氣（2分）

【解析】

試題分析：（1）攪拌可以增大反應物的接觸面積，加快反應速率，則步驟a中，反應物熔融狀態下攪拌的目的是使熔融物充分接觸空氣。反應中氧化劑是氧氣，還原劑是二氧化錳，氧化產物是錳酸鉀，則反應的化學方程式為2MnO2＋4KOH＋O22K2MnO4＋2H2O。

（2）陶瓷中含有二氧化硅，石英的主要成分也是二氧化硅。在高溫下二氧化錳能與氫氧化鉀反應，因此粉碎后的軟錳礦與苛性鉀置于鐵制反應釜中進行加熱，答案選C。

（3）在酸性條件下錳酸鉀能發生自身的氧化還原反應生成高錳酸鉀和二氧化錳，棕褐色沉淀即為二氧化錳，紫色濾液即為高錳酸鉀溶液，反應的化學方程式為3MnO42－＋4H＋＝2MnO4－＋2H2O＋MnO2↓。

（4）高錳酸鉀能溶于水，則步驟d中由濾液2得到高錳酸鉀粗品的主要操作步驟是濃縮、結晶、過濾、干燥。洗滌操作的步驟為沿玻璃棒向漏斗中注入蒸餾水，完全浸沒KMnO4晶體，待蒸餾水流盡后，重復操作2～3；

（5）母液中含有硫酸鉀，因此若將母液循環使用會時硫酸鉀的濃度升高，因此可能造成的問題是導致K2SO4逐漸積累，結晶時隨產品析出，降低高錳酸鉀純度。

（6）如果以KClO3為氧化劑，則會使濾渣中含有大量KCl，溶解酸化時，Cl-被高錳酸鉀氧化會產生大量氯氣，污染大氣，因此這種方法不符合綠色化學。