Question

【題目】軟錳礦是一種常見的錳礦物，主要成分是MnO2，常含有鐵、鋁元素形成的雜質。工業上，用軟錳礦制取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）在“水浸”過程中，提高K2MnO4浸出率(浸出的K2MnO4質量與“熔塊”質量之比)的措施有____________________________________________（至少寫出兩點)

（2）“熔融”過程中發生的主要反應其化學方程式為_________________________________。

（3）CO2與K2MnO4反應的離子方程式為_________________________________。

（4）KMnO4與K2CO3能用重結晶的方法分離的原理是______________________。

（5）“電解”過程中使用的是惰性電極，則：

①陽極的電極反應方程式為______________________。

②陰極附近溶液的pH將___________(填“增大”、“減小”或“不變”)

（6）可用過氧化氫溶液滴定的方法測定高錳酸鉀樣品純度。當達到滴定終點時，溶液中產生的現象為_________________________________。

（7）在上述生產過程中產生的M2+會對環境造成污染。工業上，通過調節pH使廢水中的Mn2+形成Mn(OH)2沉淀。當pH=10時，溶液中的c(Mn2+)=___________mol/L(已知：Ksp[Mn(OH)2]=2.0×10－13。相關數據均在常溫下測定)

Answer 1

【答案】將“熔塊”粉碎、加熱、用玻璃棒攪拌等 2MnO2＋O2＋4KOH △ 2K2MnO4＋2H2O 3MnO42－＋2CO2＝2MnO4－＋MnO2↓＋2CO32－ 隨溫度的改變，KMnO4與K2CO3的溶解度變化量差別較大 MnO42－－e－＝MnO4－ 增大 當加入最后1滴過氧化氫溶液時，由紫紅色剛好褪色且半分鐘內不變色 2.0×10－5

【解析】

軟錳礦的主要成分是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。

（1）為提高提高錳酸鉀浸出率，應采用加熱、攪拌的方法，使反應盡可能多的生成錳酸鉀；

故答案為：將“熔塊”粉碎、加熱、用玻璃棒攪拌等；
（2）根據流程圖，二氧化錳與氫氧化鉀溶液、氧氣在高溫條件下發生反應生成錳酸鉀和水，化學方程式為2MnO2＋O2＋4KOH △ 2K2MnO4＋2H2O；

故答案為：2MnO2＋O2＋4KOH △ 2K2MnO4＋2H2O；
（3）由流程可知，CO2與K2MnO4反應生成KMnO4，還生成K2CO3、MnO2，所以反應的離子方程式為3MnO42－＋2CO2＝2MnO4－＋MnO2↓＋2CO32－；

故答案為：3MnO42－＋2CO2＝2MnO4－＋MnO2↓＋2CO32－；
（4）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，故KMnO4與K2CO3能用重結晶的方法分離的原理是隨溫度的改變，KMnO4與K2CO3的溶解度變化量差別較大；

故答案為：隨溫度的改變，KMnO4與K2CO3的溶解度變化量差別較大；

（5）錳酸鉀生成高錳酸鉀，Mn元素的化合價升高，所以錳酸鉀發生氧化反應，所以電解錳酸鉀溶液的陽極反應式為錳酸根離子失去電子生成高錳酸根離子，電極反應式為MnO42－－e－＝MnO4－；陰極是氫離子放電生成氫氣，氫離子濃度減小，氫氧根離子濃度增大，則溶液的pH增大；

故答案為：MnO42－－e－＝MnO4－ ；增大；
（6）用過氧化氫溶液滴定高錳酸鉀溶液，當達到滴定終點時，高錳酸鉀被還原，故溶液中產生的現象為當加入最后1滴過氧化氫溶液時，由紫紅色剛好褪色且半分鐘內不變色；

故答案為：當加入最后1滴過氧化氫溶液時，由紫紅色剛好褪色且半分鐘內不變色；

（7）Mn(OH)2的溶度積Ksp=c(Mn2+)c2(OH-)=2.0×10-13，當pH=10時，c(OH-)=1.0×10-4mol/L，所以c(Mn2+)=2.0×10-13/ c2(OH-)= mol/L =2.0×10-5mol/L。

故答案為：2.0×10-5。