Question

【題目】軟錳礦是一種常見(jiàn)的錳礦物，主要成分是MnO2，常含有鐵、鋁元素形成的雜質(zhì)。工業(yè)上，用軟錳礦制取高錳酸鉀的流程如下(部分條件和產(chǎn)物省略)

請(qǐng)回答下列問(wèn)題

（1）在“水浸”過(guò)程中，提高K2MnO4浸出率(浸出的K2MnO4質(zhì)量與“熔塊”質(zhì)量之比)的措施有____________________________________________（至少寫(xiě)出兩點(diǎn))

（2）“熔融”過(guò)程中發(fā)生的主要反應(yīng)其化學(xué)方程式為_________________________________。

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

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

（5）“電解”過(guò)程中使用的是惰性電極，則：

①陽(yáng)極的電極反應(yīng)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(guò)氧化氫溶液滴定的方法測(cè)定高錳酸鉀樣品純度。當(dāng)達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)，溶液中產(chǎn)生的現(xiàn)象為_________________________________。

（7）在上述生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的M2+會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。工業(yè)上，通過(guò)調(diào)節(jié)pH使廢水中的Mn2+形成Mn(OH)2沉淀。當(dāng)pH=10時(shí)，溶液中的c(Mn2+)=___________mol/L(已知：Ksp[Mn(OH)2]=2.0×10－13。相關(guān)數(shù)據(jù)均在常溫下測(cè)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(dāng)加入最后1滴過(guò)氧化氫溶液時(shí)，由紫紅色剛好褪色且半分鐘內(nèi)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(zhuǎn)化關(guān)系可知，MnO2、KOH的熔融混合物中通入空氣時(shí)發(fā)生反應(yīng)生成K2MnO4，向K2MnO4溶液中通入CO2制備KMnO4，還生成K2CO3、MnO2，通過(guò)過(guò)濾，分離出二氧化錳，濾液中含KMnO4和K2CO3，根據(jù)KMnO4和K2CO3在溶解性上不同采用蒸發(fā)結(jié)晶的方式可分離出高錳酸鉀和碳酸鉀，對(duì)粗高錳酸鉀進(jìn)行重結(jié)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(yīng)采用加熱、攪拌的方法，使反應(yīng)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(jù)流程圖，二氧化錳與氫氧化鉀溶液、氧氣在高溫條件下發(fā)生反應(yīng)生成錳酸鉀和水，化學(xué)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(yīng)生成KMnO4，還生成K2CO3、MnO2，所以反應(yīng)的離子方程式為3MnO42－＋2CO2＝2MnO4－＋MnO2↓＋2CO32－；

故答案為：3MnO42－＋2CO2＝2MnO4－＋MnO2↓＋2CO32－；
（4）根據(jù)KMnO4和K2CO3在溶解性上不同采用蒸發(fā)結(jié)晶的方式可分離出高錳酸鉀和碳酸鉀，故KMnO4與K2CO3能用重結(jié)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(jià)升高，所以錳酸鉀發(fā)生氧化反應(yīng)，所以電解錳酸鉀溶液的陽(yáng)極反應(yīng)式為錳酸根離子失去電子生成高錳酸根離子，電極反應(yīng)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(guò)氧化氫溶液滴定高錳酸鉀溶液，當(dāng)達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)，高錳酸鉀被還原，故溶液中產(chǎn)生的現(xiàn)象為當(dāng)加入最后1滴過(guò)氧化氫溶液時(shí)，由紫紅色剛好褪色且半分鐘內(nèi)不變色；

故答案為：當(dāng)加入最后1滴過(guò)氧化氫溶液時(shí)，由紫紅色剛好褪色且半分鐘內(nèi)不變色；

（7）Mn(OH)2的溶度積Ksp=c(Mn2+)c2(OH-)=2.0×10-13，當(dāng)pH=10時(shí)，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。