题目内容
【题目】KMnO4是一种常见的强氧化剂，主要用于防腐、化工、制药等。现以某种软锰矿（主要成分MnO2，还有Fe2O3、Al2O3、SiO2等）作脱硫剂，通过如下简化流程既脱除燃煤尾气中的SO2，又制得KMnO4（反应条件已经省略）。
已知：Ksp[Fe(OH)3]＝4×10-38，Ksp[Al(OH)3]＝1×10-33。回答下列问题：
（1）K2MnO4中Mn的化合价为___________。
（2）滤渣A的成分是_________，析出沉淀B时，首先析出的物质是_________。
（3）步骤2中加入MnCO3的作用为_______________。
（4）滤液C中加入KMnO4时发生反应的离子方程式是_________________。
（5）步骤4中反应的化学方程式是_______________。
（6）电解制备KMnO4的装置如图所示。b与电源的______极相连，电解液中最好选择_______离子交换膜（填“阳”或“阴”）。电解时，阳极的电极反应式为_________。
【答案】+6 SiO2(或二氧化硅) Fe(OH)3(或氢氧化铁) 调节溶液的pH，促进Fe3+、Al3+水解以沉淀形式除去 3Mn2+＋2MnO4-＋2H2O=5MnO2↓＋4H+ 3MnO2＋KClO3＋6KOH=3K2MnO4＋KCl＋3H2O 负 阳 MnO42--e-=MnO4-
【解析】
SO2能与MnO2、稀H2SO4反应生成MnSO4，Fe2O3、Al2O3溶于稀H2SO4，SiO2不溶，得到的滤渣A是SiO2。滤液中含有稀H2SO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3和MnSO4，用MnCO3能除去溶液中Al3+和Fe3+，沉淀B为Al(OH)3、Fe(OH)3，滤液中含有MnSO4，向滤液C中加入KMnO4溶液得到MnO2，MnO2和KClO3、KOH反应得到K2MnO4，K2MnO4溶于水后电解得到KMnO4。
(1) K2MnO4中K元素为+1价、O元素为-2价，根据化合价的代数和为0，判断Mn元素化合价；
(2)A为未反应的SiO2；溶度积常数小的首先生成沉淀；
(3) MnCO3能和H+反应而调节溶液的pH；
(4) KMnO4和Mn2+反应生成MnO2沉淀；
(5)根据反应物、生成物和反应条件书写方程式；
(6)电解制备KMnO4时，MnO42-失电子发生氧化反应，在阳极上反应，a为阳极、b为阴极，阳极连接原电池正极、阴极连接原电池负极，阳极附近生成K2MnO4，导致K+有剩余；电解时阳极反应式为：MnO42--e-═MnO4-。
SO2能与MnO2、稀H2SO4反应生成MnSO4，Fe2O3、Al2O3溶于稀H2SO4，SiO2不溶，则得到的滤渣A是SiO2，滤液中含有稀H2SO4、硫酸铁、硫酸铝和硫酸锰，用MnCO3能除去溶液中Al3+和Fe3+，沉淀B为氢氧化铝、氢氧化铁沉淀，滤液中含有硫酸锰，向滤液C中加入KMnO4溶液得到MnO2，MnO2和KClO3、KOH反应得到K2MnO4，K2MnO4溶于水后电解得到KMnO4。
(1)在K2MnO4中K元素为+1价，O元素为-2价，根据化合价的代数和为0，可判断Mn元素化合价=2×4-1×2=+6；
(2)A为未反应的SiO2；溶度积常数小的首先生成沉淀，由于Ksp[Fe(OH)3]=4×10-38＜Ksp[Al(OH)3]=1×10-33，所以Fe(OH)3先生成沉淀；
(3) MnCO3能和H+反应，使溶液的酸性减弱，故可调节溶液的pH，促进Fe3+、Al3+水解以Fe(OH)3、Al(OH)3形式沉淀除去；
(4) KMnO4和Mn2+反应生成MnO2沉淀，离子方程式为3Mn2+＋2MnO4-＋2H2O=5MnO2↓＋4H+；
(5)根据反应物、生成物结合反应条件，步骤4的化学方程式为3MnO2+KClO3+6KOH═3K2MnO4+KCl+3H2O；
(6)电解法制备KMnO4时，MnO42-在阳极上失电子发生氧化反应，a为阳极、b为阴极，阳极连接原电池正极、阴极连接原电池负极，则b连接负极；阳极附近生成K2MnO4，导致钾离子有剩余，b电极附近生成氢氧根离子，所以钾离子通过交换膜进入右侧，则交换膜为阳离子交换膜；电解时阳极反应式为：MnO42--e-=MnO4-。
【题目】某同学向SO2和Cl2的混合气体中加入品红溶液，振荡，溶液褪色，将此无色溶液分成三份，依次进行实验，实验操作和实验现象记录如下：
序号 | ① | ② | ③ |
实验操作 |
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实验现象 | 溶液不变红，试纸不变蓝 | 溶液不变红，试纸褪色 | 生成白色沉淀 |
下列实验分析中，不正确的是
A.①说明Cl2被完全消耗
B.②中试纸褪色的原因是：SO2＋I2＋2H2O＝H2SO4＋2HI
C.③中若将BaCl2溶液换成Ba（NO3）2溶液，也能说明SO2被Cl2氧化为SO42－
D.在实验②中加热后溶液不变红，说明溶液中品红已被氧化
