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(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(xué)反應(yīng)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(shè)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(yīng)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(dāng)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(dāng)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(yīng)采用加熱、攪拌的方法，使反應(yīng)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(yīng)生成錳酸鉀和水，化學(xué)方程式為2MnO2＋4KOH＋O22K2MnO4＋2H2O；

（3）碳酸鉀與X反應(yīng)又得氫氧化鉀，所以X試劑應(yīng)是與碳酸鉀發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)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(shè)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(yīng)，所以電解錳酸鉀溶液的陽極反應(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；

（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(yīng)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(dāng)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.