Question

【題目】高錳酸鉀可用于生活消毒，是中學化學常見的氧化劑。工業(yè)上，用軟錳礦(主要成分是二氧化錳)制高錳酸鉀的流程如下(部分條件和產(chǎn)物省略)：

請回答下列問題：

(1)提高錳酸鉀浸出率(浸出錳酸鉀質(zhì)量與固體總質(zhì)量之比)的措施有______________________。

(2)寫出向二氧化錳和氫氧化鉀熔融物中通入空氣時發(fā)生的主要化學反應的方程式：___________________________________。

(3)從經(jīng)濟性考慮試劑X宜選擇(填名稱)：___________。上述流程中，設計步驟IV和V的目的是____________________________________。

(4)以惰性材料為電極，采用電解錳酸鉀溶液的方法完成步驟III轉(zhuǎn)化。

①陽極反應式為___________________。

②電解過程中，陰極附近電解質(zhì)溶液的pH將_______(填：增大、減小或不變)。

(5)測定高錳酸鉀樣品純度：向高錳酸鉀溶液中滴定硫酸錳溶液，產(chǎn)生黑色沉淀。當溶液由紫紅色剛好褪色且半分鐘不變色時，達到滴定終點。寫出離子方程式：__________________。

(6)已知：常溫下，Ksp [Mn(OH)2]=2.010-13。工業(yè)上，調(diào)節(jié)pH沉淀廢水中Mn2+。當pH=10時，溶液中c(Mn2+)＝______________。

Answer 1

【答案】加熱、攪拌等 2MnO2＋4KOH＋O22K2MnO4＋2H2O 石灰乳（或生石灰） 循環(huán)利用二氧化錳、氫氧化鉀，提高原料利用率 MnO42-－e-＝MnO4- 2MnO4-＋3Mn2+＋2H2O＝5MnO2↓＋4H+ 增大 2.0×10-5mol/L

【解析】

（1）為提高提高錳酸鉀浸出率，應采用加熱、攪拌的方法，使反應盡可能多的生成錳酸鉀；

（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)生反應生成錳酸鉀和水，化學方程式為2MnO2＋4KOH＋O22K2MnO4＋2H2O；

（3）碳酸鉀與X反應又得氫氧化鉀，所以X試劑應是與碳酸鉀發(fā)生復分解反應的物質(zhì)，結(jié)合碳酸根離子的性質(zhì)判斷X是石灰乳或生石灰；設計步驟IV和V的目的是使氫氧化鉀、二氧化錳重新被利用，提高原料的利用率；

（4）錳酸鉀生成高錳酸鉀，Mn元素的化合價升高，所以錳酸鉀發(fā)生氧化反應，所以電解錳酸鉀溶液的陽極反應式為錳酸根離子失去電子生成高錳酸根離子，電極反應式為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；

（5）向高錳酸鉀溶液中滴定硫酸錳溶液，產(chǎn)生黑色沉淀，該黑色沉淀是二氧化錳，所以該滴定反應的離子方程式為2MnO4-＋3Mn2+＋2H2O＝5MnO2↓＋4H+；

（6）Mn（OH）2的溶度積Ksp=c(Mn2+)c(OH-)2=2.0×10-13，當pH=10時，c(OH-)=1.0×10-4mol/L，所以c(Mn2+)=2.0×10-13/ c(OH-)2=2.0×10-5mol/L.