Question

【题目】KMnO4是一种重要的氧化剂，广泛用于化学分析和化工生产以反水处理工业。工业上可由软锰矿(主要成分为MnO2)制备，目前有两种较为成熟的制法。其模拟流程如下图所示：

附表：不同温度下若干常见钾的化合物的溶解度（单位：g/(100gH2O)）

化学式	20°C	30°C	40°C	60°C	80°C	100°C
CH3COOK	256	283	324	350	381
K2SO4	11.1	13	14.8	18.2	21.4	24.1
KCl	34.2	37.2	40.1	45.8	51.3	56.3
KMnO4	6.34	9.03	12.6	22.1
K2CO3	111	114	117	127	140	156

(1)“熔融”时，可用作坩锅材质的是________________(填序号)。

A.氧化铝 B.陶瓷 C.氧化镁 D.石英

(2)写出MnO2和KOH熔融物中通入富氧空气时获得K2MnO4的化学方程式______________________。

(3)“酸歧化法”是在pH<6的情况下K2MnO4即可转化为MnO2和KMnO4，过滤除去MnO2，将滤液经过蒸发浓缩、趁热过滤得到KMnO4粗晶体，再经过重结晶获得较纯净的KMnO4晶体；

①根据表中的溶解度数据以及上述操作的特点，“酸歧化法”不适宜选择的酸性物质是________。

A.稀硫酸 B.醋酸 C.稀盐酸 D.二氧化碳

②“蒸发浓缩”时，温度需控制在70℃，适宜的加热方式是________________。

③根据相关方程式，计算“酸歧化法”的理论产率为_________________。

(4)“电解法”克服了“酸歧化法”理论产率偏低的问题，同时副产品KOH可用于软锰矿的焙烧。电解法制备高锰酸钾的实验装置示意图如下(图中阳离子交换膜只允许K+离子通过)

①a为______极(填“正”或“负”)，右室发生的电极反应方程式为_______________。

②若电解开始时阳极区溶液为1.0L0.40mol·L-1K2MnO4溶液，电解一段时间后，右室中n(K)/m(Mn)为6：5，阴极区生成KOH的质量为_________________。

Answer 1

【答案】 C 2MnO2+O2+4KOH2K2MnO4+2H2O AC 水浴加热 66.7% 负 MnO42--e-=MnO4- 17.9g

【解析】分析：本题是一道无机综合题，考查化学方程式和电极反应式的书写，计算产率等，难度较大。

详解：(1)从流程图可知，软锰矿和KOH(s)的混合物于空气中加热熔融，由于氧化铝和二氧化硅均和KOK反应，所以“熔融”时，可用作坩锅材质的是氧化镁，因此，本题答案为C。

(2)软锰矿的主要成分为MnO2，软锰矿和KOH(s)的混合物于空气中加热熔融，得到K2MnO4，反应方程式为2MnO2+O2+4KOH2K2MnO4+2H2O。

(3)①根据表中的溶解度数据: CH3COOK和K2CO3的溶解度要比KMnO4大，而K2SO4和KCl的溶解度要比KMnO4小或接近，且在酸性条件下KMnO4能氧化Cl-,所以“酸歧化法”不适宜选择的酸性物质是稀硫酸、稀盐酸，本题答案为AC。

②“蒸发浓缩”时，温度需控制在70℃，适宜的加热方式是水浴加热。

③根据离子方程式，3MnO42-+4H+= 2MnO4-+ MnO2+2H2O，依据锰原子守恒，3mol K2MnO4 理论上生成2mol KMnO4 ,所以理论产率为×100%=66.7%。

(5）①右侧阳极MnO42-失电子生成MnO4-，电极反应式为MnO42-e-=MnO4-；故连接阳极的b电极为电源正极，a则为负极，因此，本题正确答案为：负 ；MnO42--e-=MnO4-

②1.0L0.40mol·L-1K2MnO4溶液中K2MnO4的物质的量为0.4mol，，n(Mn)=0.4mol,n(K)=0.8mol，阳极MnO42-失电子生成MnO4-，Mn元素物质的量不变，电解一段时间后，溶液中，所以n(K)=0.48mol，所以阴极区生成KOH的物质的量为n(KOH)=n(K)=0.8mol-0.48mol=0.32mol，质量为m(KOH)=0.32mol×56g/mol=17.9g。