Question

【題目】工業(yè)上常用軟錳礦（主要成分為MnO2）制備KMnO4,，其流程如下所示：

(1)將原料粉碎后，通人空氣，加熱熔融時(shí)，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________。

(2)軟錳礦中除了含有MnO2，還含有Fe2O3、MgO、Al2O3、SiO2等雜質(zhì),這些雜志會(huì)導(dǎo)致KOH消耗量______

（填“偏高”或“偏低”)。

(3)上述過(guò)程中可以循環(huán)使用的物質(zhì)有MnO2和_____________（寫(xiě)化學(xué)式）。

(4)反應(yīng)a的化學(xué)方程式為________________。

(5)操作I的名稱(chēng)為_________，操作II利用KMnO4和K2CO3溶解性的差異，采取________(填操作方法名稱(chēng)）、趁熱過(guò)濾得到KMnO4，粗晶體。粗晶體洗滌后得到純凈的晶體。證明晶體已經(jīng)洗滌干凈的操作是______。

(6)某工廠(chǎng)排放的廢水中含有Mn2+、Ca2+、Mg2+（陰離子為SO42-)，若想將Mn2+回收利用，可利用以下流程：

已知：

物質(zhì)X應(yīng)選用__________(由一種陽(yáng)離子和一種陰離子組成，填化學(xué)式）；根據(jù)溶解度曲線(xiàn)可知，采用蒸發(fā)濃縮、趁熱過(guò)濾操作時(shí)需控制的溫度最適宜為___________（填序號(hào)）。

①20℃ ②40℃ ③80℃ ④120℃

Answer 1

【答案】 4KOH+2MnO2+O22K2MnO4+2H2O 偏高 KOH 3 K2MnO4+2CO2═2 KMnO4+ MnO2↓+2K2CO3 過(guò)濾 濃縮結(jié)晶 取最后一次洗滌液于試管中，滴加CaCl2溶液，若沒(méi)有沉淀生成，說(shuō)明己洗凈 MnF2 ③

【解析】（1）根據(jù)流程圖中加入的物質(zhì)以及產(chǎn)生的物質(zhì)，得到反應(yīng)的方程式：KOH+MnO2+O2→K2MnO4，按照氧化還原反應(yīng)的缺項(xiàng)配平，OH-轉(zhuǎn)變成水，KOH+MnO2+O2→K2MnO4+H2O，Mn的+4價(jià)升高為+6價(jià)升2，氧氣中氧由0價(jià)降低至-2價(jià)降4，最小公倍數(shù)是4，MnO2、K2MnO4系數(shù)是2，O2系數(shù)是1，根據(jù)原子守恒配平其他，則：4KOH+2MnO2+O22K2MnO4+2H2O；（2）軟錳礦中還有Al2O3、SiO2，Al2O3具有兩性和反應(yīng)：2KOH+ Al2O3=2KAlO2+H2O ，SiO2 是酸性氧化物，遇堿發(fā)生中和反應(yīng)：SiO2+2KOH＝K2SiO3+H2O，所以消耗的KOH偏高；（3）根據(jù)題給流程知，上述流程中可以循環(huán)使用的物質(zhì)有MnO2和KOH；（4）根據(jù)反應(yīng)a.3K2MnO4+2CO2=2KMnO4+MnO2+2K2CO3，3molMn變成2mol KMnO4，產(chǎn)率是×100%＝66.7%；（5）操作Ⅰ是將難溶的MnO2分離，用過(guò)濾的方法。分離KMnO4和K2CO3混合物，采用結(jié)晶的方法，利用兩物質(zhì)在溶解度上的差異，采用濃縮結(jié)晶、趁熱過(guò)濾得到KMnO4粗晶體；粗晶體表面含有少量碳酸鉀，證明晶體已經(jīng)洗滌干凈的操作是取最后一次洗滌液于試管中，滴加CaCl2溶液，若沒(méi)有沉淀生成，說(shuō)明已洗凈；(6) 由于不能引入雜質(zhì)，則陽(yáng)離子選拔錳離子，又因?yàn)橐�沉淀溶液中的鎂離子和鈣離子，則X的溶度積常數(shù)不能太小，所以根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知所加的物質(zhì)為MnF2；為保證析出的晶體為MnSO4·H2O，且避免在相對(duì)較低溫度下MnSO4·H2O溶解，需控制溫度在40℃以上，且越高越有利于晶體析出，但又不能高于100℃(水溶液最高溫度) ，故選③。