Question

6．工业上以高纯度的二氧化锰为原料制备高锰酸钾的主要流程如下：

已知相关物质的溶解度（20℃）如下表：

物质	K2CO3	K2SO4	KMnO4
溶解度/g	111	11.1	6.34

（1）KMnO₄中锰元素的化合价为+7．
（2）操作I的名称是过滤．“干燥”过程中温度不宜过高的原因是2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑（用化学方程式表示）．
（3）“通CO₂酸化”，反应的化学方程式为：3K₂ MNO₄+2CO₂═2KmnO₄+MnO₂↓+2K₂ CO₃
著用稀H₂SO₄酸化，反应的化学方程式为：3K₂ MNO₄+2H₂ SO₄═2KMnO₄+MnO₂↓+2K₂SO₄+2H₂O
工业上不采用稀H₂SO₄酸化的原因是相同条件下，硫酸钾和高锰酸钾的溶解度都比较小，无法采用浓缩结晶的方法加以分离．
（4）电解法也可以实现由K₂MnO₄向KMnO₄的转化，反应的化学方程式为：3K₂ MNO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2KMnO₄+2KOH+H₂↑，与“通CO₂酸化”相比，其优点是生成的氢氧化钾可以循环使用．

Answer 1

分析 （1）根据在化合物中正负化合价代数和为零，结合化学式进行解答本题；
（2）根据分离混合物的方法以及高锰酸钾受热易分解来分析；
（3）根据物质的溶解度来分析；
（4）根据反应的产物来分析．

解答 解：（1）钾元素显+1价，氧元素显-2价，设锰元素的化合价是x，根据在化合物中正负化合价代数和为零，可得：（+1）+x+（-2）×4=0，则x=+7；
（2）操作Ⅰ是分离固体与液体，是过滤操作；干燥高锰酸钾粗晶体的过程中温度不宜过高的原因是高锰酸钾在加热的条件下会分解为锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应方程式是2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
（3）由溶解度表可知，在相同条件下，碳酸钾的溶解度远远大于高锰酸钾的溶解度，所以可采用浓缩结晶的方法加以分离；而相同条件下，硫酸钾和高锰酸钾的溶解度都比较小，无法采用浓缩结晶的方法加以分离；
（4）电解法的产物之一是氢氧化钾，可以在工艺流程中用作反应的原料；
故答案为：（1）+7；
（2）过滤；2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
（3）相同条件下，硫酸钾和高锰酸钾的溶解度都比较小，无法采用浓缩结晶的方法加以分离；
（4）生成的氢氧化钾可以循环使用．

点评 本题考查学生对工艺流程的理解、阅读获取信息能力、工艺条件的控制等，难度中等，是对所学知识的综合运用与能力的考查，需要学生具备扎实的基础知识与综合运用知识、信息进行解决问题的能力．