Question

【題目】KMnO4在生產(chǎn)、生活中用途廣泛。工業(yè)上，通常以軟錳礦(主要成分是MnO2)與KOH的混合物在鐵坩堝中混合均勻，小火加熱至熔融，可得到K2MnO4，再用鎳片(不參與反應(yīng)) 作陽極，鐵片作陰極，電解K2MnO4溶液即可制備KMnO4。上述過程用流程圖表示如下:

（1） 制備K2MnO4用鐵坩堝不用瓷坩堝的原因是_______，電極室陽離子的遷移方向是_____(填“左側(cè)向右側(cè)遷移”或“右側(cè)向左側(cè)遷移”)，陽極室電極反應(yīng)式為_________，熔融池中的化學(xué)方程式為___________。

（2）如下流程也可以制備KMnO4,調(diào)節(jié)pH用CO2不用HCl的原因是_________，當(dāng)pH為10～11時(shí)，停止通入CO2，原因是_______。(己知:①20℃時(shí)，溶解度：K2CO3 111g；KHCO333.7g；KMnO46.3g②溫度高于120℃時(shí)KMnO4會發(fā)生分解反應(yīng))

（3）控制烘干溫度不能過高的主要原因是_____________。

（4）制得KMnO4的同時(shí)會有副產(chǎn)物MnO2生成。副產(chǎn)物MnO2與鋰在鋰離子有機(jī)高聚物中構(gòu)成原電池。每消耗87gMnO2轉(zhuǎn)移1mole-,則反應(yīng)后Mn元素的化合價(jià)為_______。

Answer 1

【答案】 瓷坩堝含有二氧化硅， 能與堿反應(yīng) 左側(cè)向右側(cè)遷移 MnO42-―e－＝MnO4－ 2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O Cl－具有還原性，可將 KMnO4 和 K2MnO4 還原 二氧化碳和碳酸鉀反應(yīng)生成碳酸氫鉀， 碳酸氫鉀溶解度不高， 會和高錳酸鉀一起析出， 產(chǎn)品純度降低 溫度過高， KMnO4 會受熱分解 +3

【解析】試題分析：（1）二氧化硅能與堿反應(yīng)生成硅酸鹽；電解池中陽離子移向陰極；陽極室MnO42-失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成MnO4－；鐵坩堝中MnO2、KOH、O2反應(yīng)生成2K2MnO4和H2O；（2）Cl－具有還原性，KMnO4具有氧化性；KHCO3的溶解度小于K2CO3，防止生成KHCO3沉淀；（3）溫度高于120℃時(shí)KMnO4會發(fā)生分解反應(yīng)；（4）MnO2與鋰構(gòu)成的電池中，鋰作負(fù)極、MnO2作正極。

解析：瓷坩堝含有二氧化硅， 能與堿反應(yīng)生成硅酸鹽，所以MnO2與KOH的混合制備K2MnO4不能用瓷坩堝；電解池中陽離子移向陰極，右側(cè)是陰極室，所以陽離子移向右側(cè)；陽極室MnO42-失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成MnO4－，所以陽極反應(yīng)為MnO42-―e－＝MnO4－；鐵坩堝中MnO2、KOH、O2反應(yīng)生成2K2MnO4和H2O，反應(yīng)方程式是2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O；（2）Cl－具有還原性，可將 KMnO4 和 K2MnO4還原，所以調(diào)節(jié)pH用CO2不用HCl；二氧化碳和碳酸鉀反應(yīng)生成碳酸氫鉀， 碳酸氫鉀溶解度小， 會和高錳酸鉀一起析出， 產(chǎn)品純度降低，所以當(dāng)pH為10～11時(shí)，停止通入CO2；（3）溫度高于120℃時(shí)KMnO4會發(fā)生分解反應(yīng)，所以控制烘干溫度不能過高；（4）MnO2與鋰構(gòu)成的電池中， MnO2作正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，化合價(jià)降低，每消耗87gMnO2轉(zhuǎn)移1mole-，化合價(jià)降低1，所以反應(yīng)后Mn元素的化合價(jià)為+3。