Question

【題目】利用軟錳礦（主要成分為 MnO2，含有雜質 SiO2、Fe2O3）和高品質硫錳礦（主要成 分為 MnS）制取 KMnO4 的一種工藝流程如下圖所示。

請回答下列問題：

(1) “酸浸”工序中，MnO2和 MnS中的 Mn元素轉化成 MnSO4，同時生成 S 單質，該反應的離子方程式為________________________________________。

(2)為了提高“酸浸”效率，下列方法可行的是_______________________。

A. 將軟錳礦和硫錳礦礦石研磨成礦粉 B. 適當提高體系的溫度

C. 使用濃鹽酸代替稀硫酸進行酸浸 D. 使用攪拌器對混合物進行攪拌

(3)將“濾液Ⅰ”進行處理后，在溫度為 50℃，pH 為 6.4~6.8 的電解槽中持續電解，可使 NaClO3復原，同時獲得的副產物是 H2，則陽極的電極反應式為______________________________。

(4) “歧化”時，生成物為 K2CO3、KMnO4 和 MnO2。可通過過濾操作分離出 MnO2，并將其循環 到___________工序，以提高原料利用率。然后通過蒸發濃縮、降溫結晶、過濾、洗滌、低 溫 烘 干 操 作 獲 得 KMnO4 固體 ， 洗 滌 時 應 使 用 75% 乙 醇 溶 液 對 固 體 進 行 沖 洗 ， 其 優 點是___________________________。

Answer 1

【答案】MnO2+MnS+4H+=2Mn2++S↓+2H2O ABD Cl-+3H2O-6e-= ClO3-+6H+ “酸浸”或“熔融” 降低KMnO4的溶解度以減少溶解損失，且低溫烘干時乙醇更容易揮發

【解析】

(1) “酸浸”時，MnS和MnO2在酸性條件下發生氧化還原反應，生成二價錳和硫單質，發生復分解反應，氧化鐵溶解后，被還原成二價鐵；

(2)提高“酸浸”效率，就是提高反應速率；

(3)加入氯酸鈉后，氯元素被還原為-1價，同時Mn2+被氧化成MnO2，少量Fe2+被氧化成Fe3+隨濾液Ⅰ除去，而MnO2在“熔融”階段被氧化成K2MnO4，濾液Ⅰ中陰離子有Cl-、SO42-、OH-，Cl-在陽極放電；

(4) “歧化”產物中有KMnO4 和 MnO2，應為K2MnO4歧化，據此分析解答。

(1) MnO2中Mn元素被還原，MnS中S元素被氧化，結合得失電子守恒、電荷守恒、原子守恒可得該反應的離子方程式為：MnO2+MnS+4H+=2Mn2++S↓+2H2O，故答案為：MnO2+MnS+4H+=2Mn2++S↓+2H2O；

(2)A．將軟錳礦和硫錳礦礦石研磨成礦粉，可以增大與酸接觸面積，加快反應速率，從而提高效率，A正確；

B．適當提高體系的溫度，可以加快反應速率，從而提高效率，B正確；

C．濃HCl有還原性，和MnO2發生氧化還原反應產生有毒的氯氣，不可使用濃鹽酸代替稀硫酸進行酸浸，C錯誤；

D．使用攪拌器對混合物進行攪拌，可以增大固體與酸接觸面積，加快反應速率，從而提高效率，D正確；

綜上所述，答案為：ABD；

(3) Cl-在陽極放電，被氧化成ClO3-，陽極反應為：Cl-+3H2O-6e-= ClO3-+6H+，故答案為：Cl-+3H2O-6e-= ClO3-+6H+；

(4)從流程及分析來看，MnO2可循環用在“酸浸”或“熔融”兩步，比起用水沖洗而言，用乙醇沖洗產品，一方面可降低 KMnO4的溶解度以減少溶解損失，另一方面低溫烘干時乙醇更容易揮發而除去，故答案為：“酸浸”或“熔融”；降低 KMnO4的溶解度以減少溶解損失，且低溫烘干時乙醇更容易揮發。