Question

【題目】外循環三相反應器連續制備高錳酸鉀新技術是目前高錳酸鉀工業發展的主要方向。該法以軟錳礦（主要成分為MnO2）為原料生產高錳酸鉀。該工藝路線制備高錳酸鉀如下：

已知：一些化合物溶解度(單位：g)隨溫度的變化如表

物質 溫度℃	KMnO4	KCl	K2CO3
20	6.4	34.0	52.5
90	45.2	56.7	60.9

回答下列問題：

（1）原料軟錳礦與氫氧化鉀按一定的比例在“進料”時加熱熔融后再和氧氣進行“反應”，“進料”前應將軟錳礦粉碎，其作用是____。

（2）“反應”中發生反應的化學方程式為____。

（3）將K2MnO4轉化為KMnO4的生產有兩種工藝。

①“CO2歧化法”是傳統工藝，即向溶液中通入CO2氣體，使體系呈中性或弱堿性。

K2MnO4發生歧化反應時，能否用鹽酸代替CO2____（請填寫“能”或“不能”）。待錳酸鉀全部歧化后，靜置一段時間后過濾。從濾液中得到高錳酸鉀晶體的操作是：____。

②“電解法”為現代工藝，即電解K2MnO4水溶液，電解槽中陽極發生的電極反應為____，電解產物____可以循環利用。

③“CO2歧化法”和“電解法”相比較，K2MnO4的理論利用率之比為____。

Answer 1

【答案】增大反應物接觸面積，加快反應速率，提高原料利用率 2MnO2+O2+4KOH2K2MnO4+2H2O 不能 蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾(抽濾) MnO42－-e－=MnO4－ KOH 2：3

【解析】

(1)為了增大反應物接觸面積，加快化學反應速率可以在“進料”前應將軟錳礦粉碎；

(2)結合流程圖可知，MnO2、O2、KOH在加熱的條件下反應生成K2MnO4和H2O；

(3)酸性高錳酸鉀溶液具有強的氧化性，可以把鹽酸中的氯離子氧化為氯氣，故鹽酸不能代替CO2；電解K2MnO4水溶液，制取KMnO4，陽極發生氧化反應，由MnO42－轉化為MnO4－，根據“CO2歧化法”和“電解法”的化學方程式，確定K2MnO4的理論利用率之比。

(1)“進料”前應將軟錳礦粉碎，其作用是增大反應物接觸面積，加快反應速率，提高原料利用率；

(2)結合流程圖可知，MnO2、O2、KOH在加熱的條件下反應生成K2MnO4和H2O，其反應方程式為2MnO2+O2+4KOH2K2MnO4+2H2O；

(3)①在酸性條件下K2MnO4發生歧化反應生成KMnO4，KMnO4具有強氧化性，可以把氧化為Cl2，MnO4-被還原為Mn2+，故鹽酸不能代替CO2；從濾液中得到高錳酸鉀晶體的操作是蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥；

②電解時陽極發生氧化反應，電解槽中陽極發生的電極反應為MnO42－-e－=MnO4－，陰極發生還原反應，陰極電極反應式為2H2O+2e-=2H2↑+2OH-，電解的總方程式為2K2MnO4+2H2OKMnO4+2H2↑+2KOH，故電解產物KOH可以循環利用；

③依據電解法方程式2K2MnO4+2H2O2KMnO4+2H2↑+2KOH，可知K2MnO4的理論產率為100%，而在二氧化碳歧化反應中3K2MnO4+2CO2=2KMnO4+MnO2+K2CO3，K2MnO4的理論產率為，所以二者的理論利用率之比為3：2 。