Question

11．高錳酸鉀是中學(xué)常用的試劑．工業(yè)上用軟錳礦制備髙猛酸鉀流程如下．
（1）寫(xiě)出反應(yīng)①的化學(xué)方程式3K₂MnO₄+2CO₂═2KMnO₄+2K₂CO₃+MnO₂，操作I的名稱(chēng)是過(guò)濾，若碳酸鉀在100℃時(shí)溶解度約為156g，髙錳酸鉀在100℃時(shí)的溶解度約為48g，操作Ⅱ采用濃縮結(jié)晶得到KMn0₄粗晶體．
（2）上述流程中可以循環(huán)使用的物質(zhì)有MnO₂、KOH（寫(xiě)化學(xué)式），鑒于此現(xiàn)用100噸軟錳礦（含MnO₂　87.0%），理論上可生產(chǎn)KMnO₄晶體158噸（不考慮制備過(guò)程中原料的損失）．
（3）高錳酸鉀還可以用電解法制備：

陽(yáng)極的電極反應(yīng)為MnO₄^2--e^-=MnO₄^-，B物質(zhì)是H₂寫(xiě)化學(xué)式），可以循環(huán)使用的物質(zhì)是KOH寫(xiě)化學(xué)式）．

Answer 1

分析 （1）由工藝流程轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，K₂MnO₄與二氧化碳反應(yīng)生成高錳酸鉀、碳酸鉀和二氧化錳；分離固體與溶液，采用過(guò)濾操作，利用KMnO₄和K₂CO₃在溶解性上進(jìn)行分離；
（2）最初反應(yīng)物中和最終生成物中含有的物質(zhì)就能循環(huán)利用；根據(jù)錳原子守恒計(jì)算；
（3）陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，MnO₄^2--e^-=MnO₄^-；陰極反應(yīng)還原反應(yīng)，2H⁺+2e^-=H₂，溶液中剩余的OH^-與K⁺生成C溶液KOH溶液．

解答 解：（1）由工藝流程轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，K₂MnO₄與二氧化碳反應(yīng)生成高錳酸鉀、碳酸鉀和二氧化錳，方程式為：3K₂MnO₄+2CO₂═2KMnO₄+2K₂CO₃+MnO₂，操作I是分離固體與溶液，是過(guò)濾操作，KMnO₄和K₂CO₃在溶解性上不同采用熱的情況下采用濃縮結(jié)晶的方式可分離，
故答案為：3K₂MnO₄+2CO₂═2KMnO₄+2K₂CO₃+MnO₂；過(guò)濾；濃縮結(jié)晶；
（2）在開(kāi)始的反應(yīng)物和最終的生成物中都含有MnO₂和KOH，所以二氧化錳和氫氧化鉀能循環(huán)使用；根據(jù)錳原子守恒，理論上可生產(chǎn)KMnO₄晶體質(zhì)量為：$\frac{100噸×87.0%}{87g/mol}$×158g/mol=158噸，
故答案為：MnO₂；KOH；158；
（3）陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，化合價(jià)升高，電極反應(yīng)式為MnO₄^2--e^-=MnO₄^-；陰極反應(yīng)還原反應(yīng)，2H⁺+2e^-=H₂，溶液中剩余的OH^-與K⁺生成C溶液KOH溶液，B物質(zhì)為H₂，KOH可以循環(huán)利用；
故答案為：MnO₄^2--e^-=MnO₄^-；H₂；KOH．

點(diǎn)評(píng) 本題考查電解原理、氧化還原反應(yīng)、化學(xué)計(jì)算和對(duì)工藝流程的理解、閱讀題目獲取信息的能力等，難度中等，需要學(xué)生具有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)與靈活運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力．