分析 軟錳礦(主要成分MnO2)為原料,通過液相法生產(chǎn)KMnO4.即在堿性條件下用氧氣氧化MnO2得到K2MnO4,生成的二氧化錳循環(huán)使用,分離后得到的K2MnO4,再用惰性材料為電極電解K2MnO4溶液得到KMnO4,生成的KOH循環(huán)使用,
(1)堿性條件下用氧氣氧化MnO2得到K2MnO4,根據(jù)得失電子守恒和原子守恒寫出相應(yīng)的方程式;
(2)氧化鋁是兩性氧化物,氧化鋁能和強(qiáng)堿反應(yīng)生成偏鋁酸鹽和水,所以會(huì)導(dǎo)致KOH消耗量偏高.
(3)在電解槽中用鉑板作用陽極,鐵作陰極電解K2MnO4溶液得到KMnO4,陰極上水得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣和氫氧根離子,陽極上錳酸根離子失電子反應(yīng)氧化反應(yīng)生成高錳酸根離子.
(4)根據(jù)題干信息可知反應(yīng)物為K2MnO4、CO2、生成黑色固體MnO2、KMnO4,根據(jù)原子守恒書寫化學(xué)反應(yīng)方程式,根據(jù)方程式可知3molK2MnO4參加反應(yīng)生成2molKMnO4、1molMnO2,據(jù)此判斷氧化劑與還原劑的質(zhì)量之比;電解法陽極都生成KMnO4,產(chǎn)率更高;
(5)發(fā)生反應(yīng):5H2C2O4+2MnO4-+6H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O,根據(jù)方程式計(jì)算樣品中草酸的質(zhì)量,進(jìn)而計(jì)算草酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù).
解答 解:(1)二氧化錳和氫氧化鉀、氧氣發(fā)生反應(yīng),生成錳酸鉀和水,Mn(+4→+6),O(0→-2),反應(yīng)的化學(xué)方程式為4KOH+2MnO2+O2=2K2MnO4+2H2O,
故答案為:4KOH+2MnO2+O2=2K2MnO4+2H2O;
(2)氧化鋁是兩性氧化物,既能與強(qiáng)酸反應(yīng)也能與強(qiáng)堿反應(yīng),氧化鋁和強(qiáng)堿反應(yīng)生成偏鋁酸鹽和水,反應(yīng)的化學(xué)方程式為2KOH+Al2O3=2KAlO2+H2O,所以會(huì)導(dǎo)致KOH消耗量偏高,
故答案為:偏高;
(3)電解錳酸鉀溶液時(shí),陰極上水得電子生成氫氣和氫氧根離子,電極反應(yīng)為2H2O+2e-=H2↑+2OH-,陽極上錳酸根離子失電子生成高錳酸根離子,電極反應(yīng)式為2MnO42--2e-=2MnO4-,即MnO42--e-=MnO4-,則電極總反應(yīng)為:2MnO42-+2H2O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2MnO4-+2OH-+H2↑,
故答案為:2MnO42-+2H2O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2MnO4-+2OH-+H2↑;
(4)反應(yīng)物為K2MnO4、CO2、生成黑色固體MnO2、KMnO4,所以的化學(xué)方程式為:3K2MnO4+2CO2═2KMnO4+MnO2+2K2CO3;
由化學(xué)反應(yīng)方程式:3K2MnO4+2CO2═2KMnO4+MnO2+2K2CO3分析得出,3molK2MnO4參加反應(yīng)生成2molKMnO4、1molMnO2,即3mol高錳酸鉀參與反應(yīng)有1mol作氧化劑、2mol作還原劑,則反應(yīng)中氧化劑與還原劑的質(zhì)量比為1:2;
與該傳統(tǒng)工藝相比,電解法陽極都生成KMnO4,產(chǎn)率更高,所以優(yōu)勢是產(chǎn)率更高、KOH循環(huán)利用;
故答案為:3K2MnO4+2CO2═2KMnO4+MnO2+2K2CO3;1:2;產(chǎn)率更高、KOH循環(huán)利用;
(5)在測定過程中,高錳酸鉀為氧化劑,草酸為還原劑,反應(yīng)的離子方程式為:5H2C2O4+2MnO4-+6H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O,根據(jù)方程式可得關(guān)系式:
5H2C2O4•2H2O~2KMnO4
5 2
n 0.02mol/L×14.8×10-3L×$\frac{100ml}{20ml}$
解得:n(H2C2O4•2H2O)=3.7×10-3mol
則m(H2C2O4•2H2O)=3.7×10-3mol×126g/mol=0.4662g,
所以成品的純度為:$\frac{0.4662g}{0.500g}$×100%=93.2%,
故答案為:93.2%.
點(diǎn)評(píng) 本題考查實(shí)驗(yàn)制備方案的設(shè)計(jì)、物質(zhì)分離與提純方法的綜合應(yīng)用,題目難度中等,涉及化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作、工藝流程、氧化還原反應(yīng)滴定計(jì)算、物質(zhì)含量的測定等知識(shí),根據(jù)題中已知條件確定生成物并寫出反應(yīng)方程式明確原理是解題關(guān)鍵,是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查.
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
A. | 2.3 g鈉與足量丙三醇反應(yīng),轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.3×6.02×1023 | |
B. | 標(biāo)準(zhǔn)狀況下,22.4 L乙醇的共價(jià)鍵數(shù)為8×6.02×1023 | |
C. | 標(biāo)準(zhǔn)狀況下,5.6 L甲醛所含的電子數(shù)為4×6.02×1023 | |
D. | 100 mL 1 mol•L-1醋酸溶液中,H+的個(gè)數(shù)為0.1×6.02×1023 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題
化合物 | 溶解性 | 熔點(diǎn) | 沸點(diǎn) |
鄰苯二甲酸酐 | 微溶于冷水、乙醚,易溶于熱苯、乙醇、乙酸 | 131.6℃ | 295℃ |
正丁醇 | 微溶于水,溶于乙醇、醚、多數(shù)有機(jī)溶劑 | -88.9℃ | 117.5℃ |
月桂醇 | 不溶于水,溶于醇、醚 | 24 | 259℃ |
鄰苯二甲酸丁基月桂酯 | 不溶于水,溶于多數(shù)有機(jī)溶劑 | 不祥 | 202~210℃ |
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