题目内容

(12分).KMnO4是一种常用的强氧化剂,工业上可以以软锰矿(主要成分MnO2)为原料,通过

液相法生产。即在碱性条件下用氧气氧化MnO2得到K2MnO4,分离后得到K2MnO4,再

用镍板作阳极,铁作阴极电解K2MnO4溶液得到KMnO4,简略生产过程如下所示:

       回答下列问题:

   (1)写出反应器中反应的方程式                                      

   (2)生产过程中最好使用含MnO280%以上的富矿,因为MnO2含量最低的贫矿中Al、

    Si的氧化物含量较高,会导致KOH消耗量偏高,用方程式表示KOH消耗偏高的原因

                                                                  

   (3)写出电解槽中阴极和阳极的电极反应方程式

阴极:                      ;阳极:                     

在电解法中循环Ⅰ、Ⅱ中利用的共同物质是                  

   (4)在传统工艺中,得到K2MnO4后,向其中通入CO2制备KMnO4,配平方程式

            K2MnO4+    CO2=       KMnO4+    MnO2+     K2CO3

       根据上述反应,从Mn元素的角度考虑KMnO4的产率最高为         。与该传统工

    艺相比,电解法的优势是                                           

 

(1)4KOH+2MnO2+O2=2K2MnO4+2H2O  (2分)

   (2)2KOH+Al2O3=2KAlO2+H2O,2KOH+SiO2=K2SiO3+H2O(各1分)

   (3)阴极:2H++2e=H2↑(各1分)

        阳极:2MnO42—-2e=2MnO4-            KOH(1分)

   (4)  3 K2MnO4+ 2  CO2= 2   KMnO4+ 1  MnO2+ 2  K2CO3(2分)

66.7%,产率更高、KOH循环利用(各1分)

解析:

 

练习册系列答案
相关题目
(2013?莱芜一模)“低碳循环”已引起各国家的高度重视,而如何降低大气中CO2的含量和有效地开发利用CO2正成为化学家研究的主要课题.
(1)用电弧法合成的储氢纳米碳管常伴有大量的碳纳米颗粒(杂质),这种颗粒可用如下氧化法提纯,请完成该反应的化学方程式:
5
5
 C+
4
4
 KMnO4+
6
6
 H2SO4
5
5
CO2↑+
4
4
MnSO4+
2
2
K2SO4+
6
6
H2O
(2)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应
CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:
实验组 温度℃ 起始量/mol 平衡量/mol 达到平衡所需时间/min
CO H2O H2 CO
1 650 4 2 1.6 2.4 6
2 900 2 1 0.4 1.6 3
3 900 a b c d t
①实验2条件下平衡常数K=
0.17
0.17

②实验3中,若平衡时,CO的转化率大于水蒸气,则a/b 的值
小于1
小于1
(填具体值或取值范围).
③实验4,若900℃时,在此容器中加入CO、H2O、CO2、H2均为1mol,则此时
V
V(填“<”,“>”,“=”).
(3)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H=-1275.6kJ/mol
②2CO (g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566.0kJ/mol
③H2O(g)=H2O(l)△H=-44.0kJ/mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式:
CH3OH(l)+O2(g)=CO (g)+2H2O(l)△H=-442.8KJ/mol
CH3OH(l)+O2(g)=CO (g)+2H2O(l)△H=-442.8KJ/mol

(4)已知草酸是一种二元弱酸,草酸氢钠(NaHC2O4)溶液显酸性.常温下,向10mL 0.01mol?L-1 H2C2O4溶液中滴加10mL 0.01
mol?L-1 NaOH溶液时,比较溶液中各种离子浓度的大小关系
c(Na+)>c(HC2O4-)>c(H+)>c(C2O42-)>c(OH-
c(Na+)>c(HC2O4-)>c(H+)>c(C2O42-)>c(OH-

(5)CO2在自然界循环时可与CaCO3反应,CaCO3是一种难溶物质,其Ksp=2.8×10-9.CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀,现将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合,若Na2CO3溶液的浓度为1×10-4mol/L,则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为
1.12×10-4
1.12×10-4
mol/L.
S2Cl2是一种金黄色易挥发的液体(熔点:-76℃,沸点:138℃),易水解,常用作橡胶硫化剂,改变生橡胶受热发粘、遇冷变硬的性质.向熔融的硫中通入干燥、纯净的Cl2即可生成S2Cl2.下图是实验室制备S2Cl2的装置(夹持装置、加热装置均已略去).
请回答下列问题:
(1)写出仪器C的名称:
冷凝管
冷凝管

(2)该实验将浓盐酸滴入高锰酸钾晶体可以快速产生氯气,请写出该反应的化学方程式:
2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O

(3)开始实验,打开分液漏斗的活塞,发现浓盐酸流出少量后即难以下滴,经检查分液漏斗活塞没有堵塞,你认为应采取的措施是:
将玻璃塞上的凹槽与漏斗颈上的小孔对准(或拔去玻璃塞)
将玻璃塞上的凹槽与漏斗颈上的小孔对准(或拔去玻璃塞)

(4)①在下列方框中画出图a中所缺装置图,并注明相关试剂的名称.

②图d装置中应放置的试剂为碱石灰,其作用是
吸收尾气中的氯气,防止空气中的水进入使S2Cl2发生水解
吸收尾气中的氯气,防止空气中的水进入使S2Cl2发生水解

(5)某同学通过查阅资料发现:实验室常利用软锰矿(主要成分为MnO2和一些不溶性杂质)制取KMnO4晶体,其反应原理如下:3MnO2+6KOH+KClO3
 熔融 
.
 
3K2MnO4+KCl+3H2O,3MnO2-4+4H+=2MnO-4+MnO2↓+2H2O.请设计由软锰矿制备KMnO4晶体的实验步骤:
①将软锰矿与固体KOH和KClO3在高温下共熔,发生反应;②
冷却,加水溶解、滤去残渣
冷却,加水溶解、滤去残渣
;③将滤液酸化,滤去MnO2沉淀;④
加热浓缩、冷却结晶
加热浓缩、冷却结晶
(2011?泰州二模)S2Cl2是一种金黄色易挥发的液体(熔点:-76℃,沸点:138℃),易水解,常用作橡胶硫化剂,改变生橡胶受热发粘、遇冷变硬的性质.向熔融的硫中通以干燥、纯净的Cl2即可生成S2Cl2.下图是实验室制备S2Cl2的装置(夹持装置、加热装置均已略去).

请回答下列问题:
(1)制取氯气的化学反应方程式(未配平)为:KMnO4+HCl(浓)-MnCl2+KCl+Cl2↑+H2O,请将氧化剂和还原剂的化学式及其配平后的系数填入下列空格中,并标出电子转移的方向和数目:

(2)开始实验,打开分液漏斗的活塞,发现浓盐酸流出少量后即难以下滴,经检查分液漏斗活塞没有堵塞,你认为应采取的措施是
将玻璃塞上的凹槽与漏斗口颈上的小孔对准(或拔去玻璃塞);
将玻璃塞上的凹槽与漏斗口颈上的小孔对准(或拔去玻璃塞);

(3)①在方框a中画出所缺装置图,并注明相关试剂的名称.
②图中c装置中应放置的试剂为碱石灰,其作用为
吸收尾气中的氯气,同时防止空气中的水进入使S2Cl2发生水解
吸收尾气中的氯气,同时防止空气中的水进入使S2Cl2发生水解

(4)某同学通过查阅资料发现:实验室常利用软锰矿(主要成分为MnO2和一些不溶性杂质)制取KMnO4晶体,其反应原理如下:
3MnO2+6KOH+KClO3
 熔融 
.
 
3K2MnO4+KCl+3H2O
3MnO42-+4H+=2MnO4-+MnO2↓+2H2O
请设计由软锰矿制备KMnO4晶体的实验步骤:①
将软锰矿与固体KOH和KClO3在高温下共熔,发生反应
将软锰矿与固体KOH和KClO3在高温下共熔,发生反应
;②
冷却,加水溶解,滤去残渣
冷却,加水溶解,滤去残渣
;③
将滤液酸化,滤去MnO2沉淀
将滤液酸化,滤去MnO2沉淀
;④
加热浓缩,冷却结晶
加热浓缩,冷却结晶
“低碳循环”引起各国的高度重视,而如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2,引起了全世界的普遍重视.所以“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题
(1)用电弧法合成的储氢纳米碳管常伴有大量的碳纳米颗粒(杂质),这种颗粒可用如下氧化法提纯,请完成该反应的化学方程式:
5
5
 C+
4
4
 KMnO4+
6
6
 H2SO4
5
5
CO2↑+
4
4
MnSO4+
2
2
K2SO4+
6
6
H2O
(2)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应
CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:
实验组 温度℃ 起始量/mol 平衡量/mol 达到平衡所需时间/min
CO H2O H2 CO
1 650 4 2 1.6 2.4 6
2 900 2 1 0.4 1.6 3
3 900 a b c d t
①实验1条件下平衡常数K=
2.67
2.67
(取小数二位,下同).
②实验3中,若平衡时,CO的转化率大于水蒸气,则a/b 的值
小于1
小于1
(填具体值或取值范围).
③实验4,若900℃时,在此容器中加入10molCO,5molH2O,2molCO2,5molH2,则此时V
V(填“<”,“>”,“=”).
(3)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H=-1275.6kJ/mol
②2CO (g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566.0kJ/mol
③H2O(g)=H2O(l)△H=-44.0kJ/mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式:
CH3OH(l)+O2(g)=CO (g)+2H2O(l)△H=-442.8KJ/mol
CH3OH(l)+O2(g)=CO (g)+2H2O(l)△H=-442.8KJ/mol

(4)CO2在自然界循环时可与CaCO3反应,CaCO3是一种难溶物质,其Ksp=2.8×10-9.CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀,现将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合,若Na2CO3溶液的浓度为2×10-4mol/L,则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为
5.6×10-5mol/L
5.6×10-5mol/L

(5)甲醇可制作燃料电池.写出以稀硫酸为电解质溶液的甲醇燃料电池负极反应式
CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O
CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O
硫代硫酸钠是一种常见的化工原料.将SO2通入按一定比例配成的Na2S和Na2CO3的混合溶液中,便可得到Na2S2O3,其制备反应方程式为:2Na2S+Na2CO3+4SO2═3Na2S2O3+CO2
(1)在配制混合溶液前先将蒸馏水加热煮沸一段时间后待用,其目的是
 

(2)用该方法获得的Na2S2O3.H2O晶体中常混有一定量的杂质.某兴趣小组欲对其中所含杂质成分进行探究(不考虑副反应和杂质所带的结晶水).
[提出假设]
假设1:晶体中只含Na2CO3杂质
假设2:晶体中只含Na2S杂质
假设3:
 

[查阅资料]
①SO2+2H2S═3S↓+2H2O
②Na2S2O3在中性、碱性溶液中较稳定,而在酸性溶液中能迅速反应:
Na2S2O3+H2SO4═Na2SO4+S↑+SO2↑+H2O
③CuSO4+H2S=CuS↓(黑色)+H2SO4
[判断与思考]
某同学取少量制得的晶体溶于足量稀H2SO4,并将产生的气体通入CuSO4溶液中,未见黑色沉淀,据此认为假设2不成立.你认为其结论是否合理?
 
 (填“合理”、“不合理”)并说明理由:
 

[设计方案进行实验]
基于假设1,完成下表实验方案、现象及结论(仪器自选).
限选实验试剂:3mol?L-1H2SO4、1mol?L-1NaOH、酸性KMnO4溶液、饱和NaHCO3溶液、品红溶液、澄清石灰水
实验方案 现象及结论
 
 
(3)已知:2Na2S2O3+I2═2NaI+Na2S4O6.为测定所制得晶体的纯度,该小组以淀粉作指示剂,
用0.010mol?L-1的碘水进行多次取样滴定,测得Na2S2O3?5H2O的含量约为102%.若所用试剂及操作均无不当,产生该结果最可能的原因是
 

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