Question

【题目】高锰酸钾（KMnO4）是一种常用氧化剂，主要用于化工、防腐及制药工业等。以软锰矿（主要成分为MnO2）为原料生产高锰酸钾的工艺路线如下：

回答下列问题：

（1）原料软锰矿与氢氧化钾按1∶1的比例在“烘炒锅”中混配，混配前应将软锰矿粉碎，其作用是 。

（2）“平炉”中发生的化学方程式为 。

（3）“平炉”中需要加压，其目的是 。

（4）将K2MnO4转化为KMnO4的生产有两种工艺。

①“歧化法”是传统工艺，即在K2MnO4溶液中通入CO2气体，使体系呈中性或弱酸性，K2MnO4发生歧化反应，反应中生成K2MnO4、MnO2和 （写化学式）。

②“电解法”为现代工艺，即电解K2MnO4水溶液，电解槽中阳极发生的电极反应为 ，阴极逸出的气体是 。

③“电解法”和“歧化法”中，K2MnO4的理论利用率之比为 。

（5）高锰酸钾纯度的测定：称取1.0800 g样品，溶解后定容于100 mL容量瓶中，摇匀。取浓度为0.2000 mol·L1的H2C2O4标准溶液20.00 mL，加入稀硫酸酸化，用KMnO4溶液平行滴定三次，平均消耗的体积为24.48 mL，该样品的纯度为 （列出计算式即可，已知2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O）。

Answer 1

【答案】（1）增大反应物接触面积，加快反应速率，提高原料利用率；

（2）2MnO2+4KOH + O22K2MnO4+2H2O；

（3）提高氧气的压强，加快反应速率，增加软锰矿转化率；

（4）①KHCO3；②MnO42e=MnO4；H2；③3:2；

（5）。

【解析】（1）MnO2是固体物质，对于有固体参加的化学反应，由于其浓度不变，因此可通过增大其反应接触表面积的方法来提高反应速率，使更多的软锰矿反应转化为生成物，从而提高其转化率，因此要将其粉碎成细小的颗粒；（2）根据流程图可知，在“平炉”中MnO2、KOH、O2在加热时会反应产生K2MnO4，根据质量守恒定律可知，另外一种生成物质是H2O，根据原子守恒、电子守恒可得发生的化学方程式为2MnO2+O2+4KOH2K2MnO4+2H2O ；（3）由于上述反应中氧气的状态是气态，在“平炉”中增大压强，就可以使反应物氧气的浓度增大，根据外界条件对化学反应速率的影响，增大反应物的浓度，可以使化学反应速率加快；再结合外界条件对化学平衡移动的影响，任何反应都具有一定的可逆性，该反应的正反应是气体体积减小的反应。若增大压强，可以使化学平衡向气体体积减小的正反应方向移动，故可以提高原料的转化率；（4）①在K2MnO4溶液中通入CO2气体，使体系呈中性或弱酸性，这时K2MnO4会发生歧化反应，生成KMnO4、MnO2，根据质量守恒定律可知，另外一种生成物是KHCO3；根据氧化还原反应中的电子守恒及反应的原子守恒，可得该反应的化学方程式是：3K2MnO4+ 4CO2+2H2O = 2KMnO4+MnO2+4KHCO3；②“电解法”为现代工艺，即电解K2MnO4水溶液，在电解槽阳极，MnO42失去电子，发生氧化反应，产生MnO4。阳极的电极反应式是：MnO42e=MnO4；在阴极，溶液中的水电离产生的H+获得电子变为氢气逸出，阴极的电极反应式是：2H2O+2e=H2↑+2OH。所以阴极逸出的气体是H2；总反应方程式是：2K2MnO4+2H2O2KMnO4+H2↑+2KOH；③根据“电解法”方程式2K2MnO4+ 2H2O2KMnO4+H2↑+2KOH 可知，K2MnO4完全转化为KMnO4，所以K2MnO4的理论利用率是100%；而在“CO2歧化法” 3K2MnO4+ 4CO2+2H2O = 2KMnO4+MnO2+4KHCO3；中，反应的K2MnO4中只有2/3反应转化为KMnO4，所以K2MnO4的理论利用率是2/3，故“电解法”和“CO2歧化法”制取KMnO4时K2MnO4的理论利用率之比为1:2/3=3:2；（5）根据离子方程式2MnO4-+5H2C2O4+ 6H+= 2Mn2++10CO2↑+8H2O可知，KMnO4与草酸反应的关系式是：2KMnO4～5H2C2O4。取浓度为0.2000 mol·L1的H2C2O4标准溶液20.00 mL，加入稀硫酸酸化，用KMnO4溶液平行滴定三次，平均消耗的体积为24.48 mL，则配制的溶液的浓度为：。则1.0800 g样品中含KMnO4的物质的量为：n(KMnO4)=c·V=，由于样品的质量是1.0800g，则该样品含有的KMnO4的的纯度为：ω=。