Question

【題目】[化學(xué)——選修2：化學(xué)與技術(shù)]

高錳酸鉀（）是一種常用氧化劑，主要用于化工、防腐及制藥工業(yè)等。以軟錳礦（主要成分為MnO2）為原料生產(chǎn)高錳酸鉀的工藝路線如下：

回答下列問題：

（1）原料軟錳礦與氫氧化鉀按1∶1的比例在“烘炒鍋”中混配，混配前應(yīng)將軟錳礦粉碎，其作用是 。

（2）“平爐”中發(fā)生的化學(xué)方程式為 。

（3）“平爐”中需要加壓，其目的是 。

（4）將K2MnO4轉(zhuǎn)化為KMnO4的生產(chǎn)有兩種工藝。

①“歧化法”是傳統(tǒng)工藝，即在K2MnO4溶液中通入CO2氣體，使體系呈中性或弱堿性，K2MnO4發(fā)生歧化反應(yīng)，反應(yīng)中生成K2MnO4，MnO2和 （寫化學(xué)式）。

②“電解法”為現(xiàn)代工藝，即電解K2MnO4水溶液，電解槽中陽極發(fā)生的電極反應(yīng)為

，陰極逸出的氣體是 。

③“電解法”和“歧化法”中，K2MnO4的理論利用率之比為 。

（5）高錳酸鉀純度的測定：稱取1.0800 g樣品，溶解后定容于100 mL容量瓶中，搖勻。取濃度為0.2000 mol·L1的H2C2O4標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00 mL，加入稀硫酸酸化，用KMnO4溶液平行滴定三次，平均消耗的體積為24.48 mL，該樣品的純度為

（列出計算式即可，已知2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O）。

Answer 1

【答案】（1）擴(kuò)大接觸面積，加快化學(xué)反應(yīng)速率；

（2）2MnO2+O2+4KOH2K2MnO4+2H2O；

（3）增大反應(yīng)物的濃度，可使化學(xué)反應(yīng)速率加快，同時使反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大；

（4） ① K2CO3；②MnO42--e-=MnO4-；③3:2；

（5）95.62%。

【解析】

試題（1） MnO2的狀態(tài)是固體，對于有固體參加的化學(xué)反應(yīng)，可通過增大其反應(yīng)接觸面積的方法提高反應(yīng)速率，故要將其粉碎成細(xì)小的顆粒；（2） 根據(jù)流程圖可知，在“平爐”中MnO2、KOH、O2在加熱時反應(yīng)產(chǎn)生K2MnO4，結(jié)合質(zhì)量守恒定律可知，另外一種物質(zhì)是H2O，則發(fā)生的化學(xué)方程式為2MnO2+O2+4KOH2K2MnO4+2H2O ；（3）由于上述反應(yīng)中氧氣是氣體，在“平爐”中加壓，就可以使反應(yīng)物氧氣的濃度增大，根據(jù)外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，增大反應(yīng)物的濃度，可以使化學(xué)反應(yīng)速率加快；任何反應(yīng)都具有一定的可逆性，增大壓強(qiáng)，可以使化學(xué)平衡向氣體體積減小的正反應(yīng)方向移動，故可以提高原料的轉(zhuǎn)化率； （4） ①在K2MnO4溶液中通入CO2氣體，使體系呈中性或弱堿性，K2MnO4發(fā)生歧化反應(yīng)，反應(yīng)中生成KMnO4，MnO2，根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，另外一種生成物是K2CO3，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中的電子守恒及反應(yīng)的原子守恒，可得該反應(yīng)的化學(xué)方程式是：3K2MnO4+ 2CO2= 2KMnO4+MnO2+K2CO3；②“電解法”為現(xiàn)代工藝，即電解K2MnO4水溶液，在電解槽中陽極，MnO42-失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生MnO4-。電極反應(yīng)式是：MnO42--e-=MnO4-；在陰極，水電離產(chǎn)生的H+獲得電子變?yōu)闅錃庖莩�，電極反應(yīng)式是：2H2O+2e-=H2↑+2OH-。所以陰極逸出的氣體是H2；總反應(yīng)方程式是：2K2MnO4+2H2O2KMnO4+2H2↑+2KOH；③根據(jù)“電解法”方程式2K2MnO4+ 2H2O2KMnO4+2H2↑+2KOH 可知K2MnO4的理論利用率是100%；而在“CO2歧化法” 3K2MnO4+2CO2 = 2KMnO4+MnO2+K2CO3中，K2MnO4的理論利用率是2/3，所以二者的理論利用率之比為3:2；（5）根據(jù)離子方程式2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O可知KMnO4與草酸反應(yīng)的關(guān)系式是：2 KMnO4～5H2C2O4。配制的溶液的濃度為：。則1.0800g樣品中含KMnO4的物質(zhì)的量為：n=KMnO4的質(zhì)量為：m=" 0.006536mol" × 158g/mol =1.03269g。故其純度為：×100%=95.62%。