Question

【题目】高锰酸钾是中学化学中常用的强氧化剂。某化学研究小组用软锰矿(主要成分为MnO2另含有少量铁、铝等金属的化合物)吸收燃煤尾气中的SO2，并制取MnO2和K2SO4，而后又用MnO2 制取KMnO4。设计生产流程如下：请回答下列问题：

20℃时，相关物质的溶解度数据见下表：

(1)若将SO2气体通入下列溶液中，溶液不会褪色的是___。

A.紫色石蕊试液 B.品红溶液 C.新制氯水 D.酸性高锰酸钾溶液

(2)用 MnCO3 除去液体中的 Fe3+时发生的离子方程式__________。

(3)步骤④中应在______中熔化；

A.瓷坩埚 B.铁坩埚 C.石英坩埚 D.蒸发皿

当溶液调 pH达10~11时，停止通入 CO2。若 CO2过多，会造成的后果是：______。

(4)在此生产流程中，可循环使用的物质是（填名称）________。

步骤⑤中发生反应的化学方程式为_________；

步骤⑤之后，趁热过滤的理由是________。

Answer 1

【答案】A 3MnCO3+2Fe3++3H2O=3Mn2++2Fe(OH)3↓+3CO2↑ B CO2与K2CO3反应生成KHCO3，结晶时会同一起结晶析出，降低产品的纯度 MnO2、CO2、KMnO4 3K2MnO4+2CO2=2KMnO4+2K2CO3+MnO2↓ 防止KMnO4结晶析出，提高 KMnO4的产量

【解析】

(1)根据SO2的性质分析判断；

(2)MnCO3与溶液中的H+发生反应，使溶液中Fe3+形成Fe(OH)3沉淀而除去；

(3)KOH是碱，能够与SiO2在高温下反应，据此分析；

根据K2CO3与CO2及H2O反应转化为KHCO3分析；

(4)根据反应流程分析判断物质及反应的方程式。

(1)A.SO2与溶液中的水反应产生H2SO3，H2SO3是酸，具有酸的通性，可以使紫色石蕊试液变为红色，不褪色，A符合题意；

B.SO2具有漂白性，能够使品红溶液的红色褪去，B不符合题意；

C.新制氯水中含有HClO，HClO是具有强氧化性的物质，可以将有色物质氧化变为无色，因此具有漂白作用，C不符合题意；

D.酸性高锰酸钾溶液具有强的氧化性，SO2具有还原性，二者发生氧化还原反应而使溶液的紫色褪去，D不符合题意；

故合理选项是A；

(2)MnCO3与溶液中的H+发生反应，使溶液中c(OH-)增大，导致溶液中Fe3+形成Fe(OH)3沉淀而除去，则用MnCO3除去液体中的Fe3+时发生的离子方程式为：3MnCO3+2Fe3++3H2O=3Mn2++2Fe(OH)3↓+3CO2↑；

(3)KOH是碱，在高温下能够与SiO2反应，所以不能使用含有SiO2的容器反应；

A.瓷坩埚中含有SiO2，不能熔化KOH，A不符合题意；

B.铁坩埚中不含有SiO2，与Fe不能反应，可以熔化KOH，B符合题意；

C.石英坩埚主要成分是SiO2，与KOH在高温下反应，所以不能熔化KOH，C不符合题意；

D.蒸发皿主要成分是硅酸盐，其中含有SiO2，可以与KOH在高温下发生反应，不能在高温下熔融KOH，D不符合题意；

故合理选项是B；

向含有KOH的溶液中通入CO2气体，调整溶液的pH至10～11，二者反应产生K2CO3和水，若通入CO2过多，则又会发生反应：K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3，结晶时会同KMnO4一起结晶析出，降低产品的纯度；

(4)向软锰矿(主要成分为MnO2)浆中加入稀硫酸，并通入SO2气体，发生氧化还原反应产生MnSO4，向该酸性溶液中加入MnCO3，消耗溶液中的H+，使溶液中的Fe3+、Al3+形成Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀而除去，MnCO3与H+反应，产生Mn2+和CO2，向MnSO4溶液中加入KMnO4溶液，发生氧化还原反应产生MnO2，向其中再加入KOH、KClO3，发生氧化还原反应，产生K2MnO4，向该碱性溶液中通入CO2，调整溶液的pH至10～11，KOH与CO2反应产生K2CO3，K2MnO4发生歧化反应产生KMnO4、MnO2，CO2转化为MnCO3，所以在该流程中，能够循环利用的物质有MnO2、CO2、KMnO4；

步骤⑤中K2MnO4在CO2存在条件下，发生歧化反应产生KMnO4、MnO2，发生反应的化学方程式为3K2MnO4+2CO2=2KMnO4+2K2CO3+MnO2↓；

步骤⑤之后，要趁热过滤，这是由于温度高，KMnO4的溶解度大，温度降低，KMnO4的溶解度降低，导致KMnO4的产量降低，高温过滤就可以防止KMnO4结晶析出，从而提高 KMnO4的产量。