题目内容
【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_________________，该条件下此反应的△S____0(填大于、小于或等于)。
(3)将K2MnO4转化为KMnO4的生产有两种工艺。
①“CO2歧化法”是传统工艺，即在K2MnO4溶液中通入CO2气体，使体系呈中性或弱碱性，K2MnO4发生歧化反应生成的含锰物质有KMnO4和MnO2，该反应的化学方程式为__________________。
②“电解法”为现代工艺，即电解K2MnO4水溶液，若用惰性电极，阳离子交换膜电解槽电解时产品纯度高，阴极室中加入电解质溶液溶质的化学式为_______，电解时阳极发生的电极反应为____________，从阳极室的溶液得到产品的实验操作是___________________。与传统工艺比较，现代工艺的优点除产品纯度高外还有_______________。
【答案】 增大接触面积，加快反应速率 2MnO2+4KOH+O2
2K2MnO4+2H2O S>0 3K2MnO4 +4CO2+2H2O=2KMnO4+MnO2+4KHCO3 KOH MnO42- -e- = MnO4- 蒸发浓缩，冷却结晶，过滤 原料利用率大
【解析】(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，其作用是增大接触面积加快反应速率，提高原料利用率，故答案为：增大反应物接触面积，加快反应速率；
(2)流程分析可知平炉中发生的反应是氢氧化钾、二氧化锰和氧气加热反应生成锰酸钾和水，反应的化学方程式为：2MnO2+4KOH+O2
2K2MnO4+2H2O，该反应中气体的物质的量增大，△S＞0，故答案为：2MnO2+4KOH+O2=2K2MnO4+2H2O；＞；
(3) ①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，根据元素守恒以及二氧化碳过量推测反应生成KMnO4，MnO2和KHCO3，反应的方程式为3K2MnO4 +4CO2+2H2O=2KMnO4+MnO2+4KHCO3，故答案为：3K2MnO4 +4CO2+2H2O=2KMnO4+MnO2+4KHCO3；
②“电解法”为现代工艺，即电解K2MnO4水溶液，在电解槽中阳极，MnO42-失去电子，发生氧化反应，产生MnO4-．电极反应式是：MnO42--e-=MnO4-；在阴极，水电离产生的H+获得电子变为氢气逸出，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+2H2O
2KMnO4+2H2↑+2KOH，阳离子交换膜电解槽电解时产品纯度高，阴极室中加入电解质溶液溶质的化学式为KOH；从阳极室的溶液得到产品的实验操作为蒸发浓缩，冷却结晶，过滤；依据电解法方程式2K2MnO4+2H2O 2KMnO4+2H2↑+2KOH，可知K2MnO4的理论利用率是100%，而在二氧化碳歧化法反应中3K2MnO4+2CO2=2KMnO4+MnO2+K2CO3中K2MnO4的理论利用率是
，所以二者的理论利用率之比为3：2，因此与传统工艺比较，现代工艺的优点除产品纯度高外还有原料利用率大，故答案为：KOH ； MnO42- -e- = MnO4- ；蒸发浓缩，冷却结晶，过滤；原料利用率大。
同步练习强化拓展系列答案
【题目】下表1是常温下几种弱酸的电离平衡上述（Ka）和弱碱的电离平衡常数（Kb），表2时常温下几种难（微）溶物的溶度积常数（Kap）
表1 | |
酸或碱 | 电离常数（Ka或Kb） |
CH3COOH | 1.8×10-5 |
HIO3 | 1.7×10-1 |
HCN | 5×10-10 |
HClO | 3×10-8 |
NH3H2O | 1.8×10-5 |
表2 | |
难（微）溶物 | 溶度积常数（Ksp） |
BaSO4 | 1×10-10 |
BaCO3 | 2.6×10-9 |
请回答下面问题:
(1)上述四种酸中，酸性最强的是______________(用化学式表示)。下列能使醋酸溶液中CH3COOH的电离度增大，而电离常数不变的操作是______(填序号)。
A.升高温度 B.加水稀释 C.加少量的CH3COONa固体 D.加少量冰醋酸
(2)HCOONH4的水溶液呈_______(选填“酸性”、“中性”、“碱性”)，写出HCOONH4水解的离子反应方程式____________。
(3)物质的量1：1的NaCN和HCN的混合溶液，其pH>7，该溶液中离子的浓度从大到小排列为___。
(4)工业中常将BaSO4转化为BaCO3后，再将其制成各种可溶性的钡盐(如:BaCl2)。具体做法是用饱和的纯碱溶液浸泡BaSO4粉末，并不断补充纯碱，最后BaSO4转化为BaCO3。现有足量的BaSO4悬浊液，在该悬浊液中加纯碱粉末并不断搅拌，最终 SO42-物质的量浓度达到0.05mol·L-1，则此时溶液中CO32-物质的量浓度应_____________mol·L-1。
