Question

【題目】高錳酸鉀可用于生活消毒，是中學(xué)化學(xué)常見的氧化劑。工業(yè)上，用軟錳礦制高錳酸鉀的流程如下：

請回答下列問題：

（1）MnO2和KOH在熔融前粉碎的目的是_____________________________________________。

（2）寫出二氧化錳和氫氧化鉀熔融物中通入空氣時發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式___________。

（3）通入CO2后，生成的KMnO4與MnO2的物質(zhì)的量之比為___________。

（4）上述流程中可以循環(huán)使用的物質(zhì)有___________、___________(填化學(xué)式)。

（5）已知：常溫下，Ksp[Mn(OH)2]=2.4×10-13工業(yè)上，調(diào)節(jié)pH可以沉淀廢水中Mn2+,當(dāng)pH=10時,溶液中c(Mn2+)=___________mol/L。

（6）操作Ⅰ的名稱是___________，操作Ⅱ根據(jù)下表KMnO4和K2CO3兩物質(zhì)在溶解性上的差異，采用___________、___________(填操作步驟)得到KMnO4粗晶體。

	10	20	30	40	60
K2CO3	109.0	111.0	114.0	117.0	126.0
KMnO4	4.3	6.3	9.0	12.6	22.1

Answer 1

【答案】 增大反應(yīng)物與空氣的接觸面積，加快反應(yīng)速率 2MnO2+4KOH+O2=2K2MnO4+2H2O 2∶1 KOH MnO2 2.4×10-5 過濾 蒸發(fā)濃縮 趁熱過濾

【解析】（1）MnO2和KOH在熔融前粉碎的目的是：增大反應(yīng)物與空氣的接觸面積，加快反應(yīng)速率；

（2）MnO2、KOH的熔融混合物中通入空氣時，發(fā)生反應(yīng)生成K2MnO4，根據(jù)元素守恒可知還應(yīng)生成H2O，可得MnO2+KOH+O2—K2MnO4+H2O；反應(yīng)中Mn元素由+4價升為+6價，總升高2價，O元素由0價降為﹣2價，總共降低4價，化合價升降最小公倍數(shù)為4，所以MnO2系數(shù)2，O2系數(shù)為1，再根據(jù)觀察法配平其他物質(zhì)的系數(shù)，可得化學(xué)方程式2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O。

（3）向K2MnO4溶液中通入CO2制備KMnO4、K2CO3、MnO2，反應(yīng)只有Mn元素的化合價發(fā)生變化，則該反應(yīng)為歧化反應(yīng)，Mn元素由+6價升高到KMnO4中的+7價，共升1價；降低到中的MnO2的+4價，共降2價；則KMnO4與MnO2的物質(zhì)的量之比為2∶1；

（4）由工藝流程轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，向K2MnO4溶液中通入CO2以制備KMnO4的步驟中生成的MnO2及最后由母液加入石灰生成的KOH，可以在MnO2、KOH的熔融制備K2MnO4中被循環(huán)利用，故答案為：KOH；MnO2；

（5）當(dāng)pH=10時，c(OH﹣)=1×10-4mol/L，根據(jù)Ksp[Mn(OH)2]=c(Mn2+)c2(OH﹣)，可知c(Mn2﹣)= =2.4×10﹣5mol/L，故答案為：2.4×10-5mol/L；

（7）KMnO4、K2CO3易溶于水，而MnO2難溶于水，將KMnO4、K2CO3、MnO2溶于水然后過濾得到KMnO4、K2CO3混合溶液；由圖可知KMnO4、K2CO3的溶解度隨溫度變化差異較大，KMnO4的溶解度隨溫度降低減小較明顯，故可以采用蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾的方式得到KMnO4粗晶體。故答案為：過濾；蒸發(fā)濃縮；趁熱過濾。