Question

【题目】MnO2与过量固体KOH和KClO3在高温下反应，生成锰酸钾（K2MnO4）和KCl，K2MnO4溶液经酸化后转化为MnO2和KMnO4 ． 一种MnO2制备KMnO4的方法如下：
（1）写出“溶化氧化”的化学反应方程式：；
（2）从溶液②中得到KMnO4粗晶体的方法是；
（3）上述流程中可以循环使用的物质是；
（4）理论上（若不考虑制备过程中的损失与物质循环）1mol MnO2可制的mol KMnO4；
（5）已知293K时醋酸钾的溶解度为217g，硫酸钾的溶解度为11.1g，请解释酸化过程中采用醋酸而不采用盐酸或硫酸的原因： ①不采用盐酸的原因：；
②不采用硫酸的原因：
（6）采用上述流程制备KMnO4产率并不高，为提高产率，还可以采用以下两种方法： ①在K2MnO4溶液中通入氯气，写出该反应的离子方程式；
②电解K2MnO4溶液，电解的总反应离子方程式为 ．

Answer 1

【答案】
（1）3MnO2+6KOH+KClO3 3K2MnO4+KCl+3H2O
（2）蒸发浓缩，冷却结晶，过滤
（3）MnO2
（4）
（5）盐酸具有还原性，高锰酸钾具有氧化性会产生氯气；硫酸钾溶解度低，在蒸发浓缩过程中容易析出而造成高锰酸钾产品纯度下降
（6）Cl2+2MnO42﹣=2MnO4﹣+2Cl﹣；2MnO42﹣+2H2O 2MnO4﹣+H2↑+2OH﹣
【解析】解：MnO2与过量固体KOH和KClO3在高温下反应，生成锰酸钾（K2MnO4）和KCl，溶于水得到溶液①，K2MnO4溶液经加入稀醋酸酸化后转化为MnO2和KMnO4 ． 过滤得到滤渣为MnO2 ， 滤液为溶液②蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，干燥得到KMnO4晶体；（1）由软锰i随高锰酸钾矿与过量固体KOH和KClO3在高温下反应，生成锰酸钾（K2MnO4）和KCl，反应中化合价变化的元素为Mn、Cl，Mn元素由+4价升高为+6，Cl元素化合价由+5降低为﹣1，根据化合价升降相等，则二氧化锰与氯酸钾的物质的量之比为3：1，再根据原子守恒配平方程式为：3MnO2+6KOH+KClO3 3K2MnO4+KCl+3H2O， 所以答案是：3MnO2+6KOH+KClO3 3K2MnO4+KCl+3H2O；（2）由溶液得到晶体，需要蒸发浓缩，冷却结晶，即步骤③的操作为蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到KMnO4晶体，
所以答案是：蒸发浓缩，冷却结晶；（3）上述过程中MnO2与过量固体KOH和KClO3在高温下反应，生成锰酸钾（K2MnO4）和KCl，溶于水得到溶液①，K2MnO4溶液经加入稀硫酸酸化后转化为MnO2和KMnO4 ． 过滤得到滤渣为MnO2 ， 循环使用的物质为二氧化锰，
所以答案是：MnO2；（4）（4）3MnO2+KClO3+6KOH 3K2MnO4+KCl+3H2O，K2MnO4转变为MnO2和KMnO4 ， 离子反应为4H++3MnO42﹣═MnO2+2MnO4﹣+2H2O，得到定量关系为：

3MnO2～	2KMnO4
3	2
1mol	mol

所以答案是： ；（5）①不采用盐酸的原因是盐酸具有还原性，高锰酸钾具有氧化性，二者混合反应生成污染性的气体氯气，
所以答案是：盐酸具有还原性，高锰酸钾具有氧化性，反应生成氯气；
②已知293K时醋酸钾的溶解度为217g，硫酸钾的溶解度为11.1g，硫酸钾溶解度低，在蒸发浓缩过程中容易析出而造成高锰酸钾产品纯度下降，
所以答案是：硫酸钾溶解度低，在蒸发浓缩过程中容易析出而造成高锰酸钾产品纯度下降；（6）①在K2MnO4溶液中通入氯气，氯气氧化K2MnO4为高锰酸钾，反应的离子方程式为：Cl2+2MnO42﹣=2MnO4﹣+2Cl﹣ ，
所以答案是：Cl2+2MnO42﹣=2MnO4﹣+2Cl﹣；
②电解K2MnO4溶液，阳极是MnO42﹣失电子发生氧化反应生成MnO4﹣ ， 阴极是氢离子得到电子生成氢气，结合电荷守恒、原子守恒配平书写电解反应，反应的离子方程式为：2MnO42﹣+2H2O 2MnO4﹣+H2↑+2OH﹣；
所以答案是：2MnO42﹣+2H2O 2MnO4﹣+H2↑+2OH﹣ ．