Question

11．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
若用稀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，同时还生成一种碱和一种单质气体．试写出其反应的化学方程式为：2K₂MnO₄+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）化合物中元素化合价代数和为零；
（2）过滤能够把液体和固体分离；
高锰酸钾受热易分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气；
（3）由物质的溶解度可知，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）电解锰酸钾溶液时，生成高锰酸钾、氢氧化钾和氢气；
不同的工艺流程，优缺点不同．

解答 解：（1）设KMnO₄中锰元素的化合价为x，
根据题意有：（+1）+x+（-2）×4=0，
x=+7，
故填：+7．
（2）操作I的名称是过滤，通过过滤把二氧化锰分离出来；
“干燥”过程中温度不宜过高的原因是高锰酸钾受热易分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应的化学方程式为：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑．
故填：过滤；2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑．
（3）由物质的溶解度可知，相同条件下，硫酸钾和高锰酸钾溶解度都比较小，因此工业上不采用稀H₂SO₄酸化的原因是：相同条件下，硫酸钾和高锰酸钾溶解度都比较小，无法采用浓缩结晶的方法加以分离．
故填：相同条件下，硫酸钾和高锰酸钾溶解度都比较小，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，同时还生成氢氧化钾和氢气，其反应的化学方程式为：2K₂MnO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2KMnO₄+2KOH+H₂↑；
与“通CO₂酸化”相比，其优点是生成的氢氧化钾可以循环使用．
故填：2K₂MnO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2KMnO₄+2KOH+H₂↑；生成的氢氧化钾可以循环使用．

点评 本题主要考查物质的性质，解答时要根据各种物质的性质，结合各方面条件进行分析、判断，从而得出正确的结论．