Question

【題目】高錳酸鉀是中學化學中常用的強氧化劑。某化學研究小組用軟錳礦(主要成分為MnO2另含有少量鐵、鋁等金屬的化合物)吸收燃煤尾氣中的SO2，并制取MnO2和K2SO4，而后又用MnO2 制取KMnO4。設計生產(chǎn)流程如下：請回答下列問題：

20℃時，相關物質(zhì)的溶解度數(shù)據(jù)見下表：

(1)若將SO2氣體通入下列溶液中，溶液不會褪色的是___。

A.紫色石蕊試液 B.品紅溶液 C.新制氯水 D.酸性高錳酸鉀溶液

(2)用 MnCO3 除去液體中的 Fe3+時發(fā)生的離子方程式__________。

(3)步驟④中應在______中熔化；

A.瓷坩堝 B.鐵坩堝 C.石英坩堝 D.蒸發(fā)皿

當溶液調(diào) pH達10~11時，停止通入 CO2。若 CO2過多，會造成的后果是：______。

(4)在此生產(chǎn)流程中，可循環(huán)使用的物質(zhì)是（填名稱）________。

步驟⑤中發(fā)生反應的化學方程式為_________；

步驟⑤之后，趁熱過濾的理由是________。

Answer 1

【答案】A 3MnCO3+2Fe3++3H2O=3Mn2++2Fe(OH)3↓+3CO2↑ B CO2與K2CO3反應生成KHCO3，結晶時會同一起結晶析出，降低產(chǎn)品的純度 MnO2、CO2、KMnO4 3K2MnO4+2CO2=2KMnO4+2K2CO3+MnO2↓ 防止KMnO4結晶析出，提高 KMnO4的產(chǎn)量

【解析】

(1)根據(jù)SO2的性質(zhì)分析判斷；

(2)MnCO3與溶液中的H+發(fā)生反應，使溶液中Fe3+形成Fe(OH)3沉淀而除去；

(3)KOH是堿，能夠與SiO2在高溫下反應，據(jù)此分析；

根據(jù)K2CO3與CO2及H2O反應轉化為KHCO3分析；

(4)根據(jù)反應流程分析判斷物質(zhì)及反應的方程式。

(1)A.SO2與溶液中的水反應產(chǎn)生H2SO3，H2SO3是酸，具有酸的通性，可以使紫色石蕊試液變?yōu)榧t色，不褪色，A符合題意；

B.SO2具有漂白性，能夠使品紅溶液的紅色褪去，B不符合題意；

C.新制氯水中含有HClO，HClO是具有強氧化性的物質(zhì)，可以將有色物質(zhì)氧化變?yōu)闊o色，因此具有漂白作用，C不符合題意；

D.酸性高錳酸鉀溶液具有強的氧化性，SO2具有還原性，二者發(fā)生氧化還原反應而使溶液的紫色褪去，D不符合題意；

故合理選項是A；

(2)MnCO3與溶液中的H+發(fā)生反應，使溶液中c(OH-)增大，導致溶液中Fe3+形成Fe(OH)3沉淀而除去，則用MnCO3除去液體中的Fe3+時發(fā)生的離子方程式為：3MnCO3+2Fe3++3H2O=3Mn2++2Fe(OH)3↓+3CO2↑；

(3)KOH是堿，在高溫下能夠與SiO2反應，所以不能使用含有SiO2的容器反應；

A.瓷坩堝中含有SiO2，不能熔化KOH，A不符合題意；

B.鐵坩堝中不含有SiO2，與Fe不能反應，可以熔化KOH，B符合題意；

C.石英坩堝主要成分是SiO2，與KOH在高溫下反應，所以不能熔化KOH，C不符合題意；

D.蒸發(fā)皿主要成分是硅酸鹽，其中含有SiO2，可以與KOH在高溫下發(fā)生反應，不能在高溫下熔融KOH，D不符合題意；

故合理選項是B；

向含有KOH的溶液中通入CO2氣體，調(diào)整溶液的pH至10～11，二者反應產(chǎn)生K2CO3和水，若通入CO2過多，則又會發(fā)生反應：K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3，結晶時會同KMnO4一起結晶析出，降低產(chǎn)品的純度；

(4)向軟錳礦(主要成分為MnO2)漿中加入稀硫酸，并通入SO2氣體，發(fā)生氧化還原反應產(chǎn)生MnSO4，向該酸性溶液中加入MnCO3，消耗溶液中的H+，使溶液中的Fe3+、Al3+形成Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀而除去，MnCO3與H+反應，產(chǎn)生Mn2+和CO2，向MnSO4溶液中加入KMnO4溶液，發(fā)生氧化還原反應產(chǎn)生MnO2，向其中再加入KOH、KClO3，發(fā)生氧化還原反應，產(chǎn)生K2MnO4，向該堿性溶液中通入CO2，調(diào)整溶液的pH至10～11，KOH與CO2反應產(chǎn)生K2CO3，K2MnO4發(fā)生歧化反應產(chǎn)生KMnO4、MnO2，CO2轉化為MnCO3，所以在該流程中，能夠循環(huán)利用的物質(zhì)有MnO2、CO2、KMnO4；

步驟⑤中K2MnO4在CO2存在條件下，發(fā)生歧化反應產(chǎn)生KMnO4、MnO2，發(fā)生反應的化學方程式為3K2MnO4+2CO2=2KMnO4+2K2CO3+MnO2↓；

步驟⑤之后，要趁熱過濾，這是由于溫度高，KMnO4的溶解度大，溫度降低，KMnO4的溶解度降低，導致KMnO4的產(chǎn)量降低，高溫過濾就可以防止KMnO4結晶析出，從而提高 KMnO4的產(chǎn)量。