题目内容
高锰酸钾是强氧化剂，它的用途遍布各个行业。
（1）工业上由软锰矿（主要成分为MnO2）生产髙锰酸钾分为两个步骤。
①步骤一将软锰矿与过量的固体KOH和空气在高温下反应，生成锰酸钾（K2MnO4），该反应的化学方程式是______________。
②步骤二以石墨为阳极，铁为阴极，电解锰酸钾（K2MnO4）溶液，在_______（填“阴极区”或“阳极区”）得到高锰酸钾。阴极反应的化学方程式是_______。
（2）某研究小组用工业生产高锰酸钾产生的废渣——猛泥（含K2MnO4、MnO2及Pb、Ca等元素）和乳钢废酸液制取工业级碳酸锰（MnCO3），其流程如下：
③轧钢废酸中Fe2+的作用是______________。
④操作I、操作II、操作III的名称是_______。
⑤溶液C中除含有Ca2+、Mn2+、H+外，还含有的阳离子是_______。
⑥若固体C中不含CaCO3，则溶液D中
<_______。
[已知：Ksp(MnCO3)=1×10—11，Ksp(CaCO3)=5×10—9]
（1）工业上由软锰矿（主要成分为MnO2）生产髙锰酸钾分为两个步骤。
①步骤一将软锰矿与过量的固体KOH和空气在高温下反应，生成锰酸钾（K2MnO4），该反应的化学方程式是______________。
②步骤二以石墨为阳极，铁为阴极，电解锰酸钾（K2MnO4）溶液，在_______（填“阴极区”或“阳极区”）得到高锰酸钾。阴极反应的化学方程式是_______。
（2）某研究小组用工业生产高锰酸钾产生的废渣——猛泥（含K2MnO4、MnO2及Pb、Ca等元素）和乳钢废酸液制取工业级碳酸锰（MnCO3），其流程如下：
③轧钢废酸中Fe2+的作用是______________。
④操作I、操作II、操作III的名称是_______。
⑤溶液C中除含有Ca2+、Mn2+、H+外，还含有的阳离子是_______。
⑥若固体C中不含CaCO3，则溶液D中
<_______。[已知：Ksp(MnCO3)=1×10—11，Ksp(CaCO3)=5×10—9]
（16分）（1）① 2MnO2+4KOH+O2 
2K2MnO4+2H2O（3分）
② 阳极区（2分） 2H2O+2e—=H2↑+2OH—（3分）（2H+ + 2e—= H2↑也给3分）
（2）③ 将高价的锰元素还原成Mn2+（2分）
④ 过滤（2分）
⑤ K+、Na+、NH4+（2分）
⑥ 500（2分）
2K2MnO4+2H2O（3分）② 阳极区（2分） 2H2O+2e—=H2↑+2OH—（3分）（2H+ + 2e—= H2↑也给3分）
（2）③ 将高价的锰元素还原成Mn2+（2分）
④ 过滤（2分）
⑤ K+、Na+、NH4+（2分）
⑥ 500（2分）
试题分析：（1）①根据题意，锰元素的化合价由+4升高为+6，由此推断氧化剂为空气中的氧气，根据化合价升降总数相等、原子守恒推断，该反应式为2MnO2+4KOH+O2
2K2MnO4+2H2O；②锰元素的化合价由+6升为+7，发生氧化反应，根据电解原理推断，该反应在阳极区发生；电解质溶液中的H+、K+移向阴极，氧化性较强的H+在阴极发生还原反应，即2H++2e—=H2↑或2H2O+2e—=H2↑+2OH—；（2）③④⑤根据工艺流程图的目标产物逆推可知，锰元素的化合价由+6降为+2，需要加入合适的还原剂，轧钢废酸中Fe2+可以将锰泥中的MnO4—还原为Mn2+，Fe2+被MnO4—氧化为Fe3+，调节溶液pH至4时，Fe3+完全变为Fe(OH)3沉淀，则操作I为过滤，溶液A的主要成分为Mn2+、Fe2+、Pb2+、Ca2+、H+等，固体A的成分为Fe(OH)3；Na2S溶液能除去Fe2+、Pb2+、H+等，分别生成FeS、PbS沉淀和H2S气体等，则操作II为过滤，溶液B的主要成分为Mn2+、Ca2+、S2—、Na+等；Na2S是盐，水解导致其溶液呈碱性，NH4HCO3在碱性条件下变为NH4+、CO32—，由于Ksp(MnCO3)<Ksp(CaCO3)，CO32—与Mn2+、Ca2+混合时优先生成MnCO3沉淀，则操作III为过滤，根据离子共存推断，溶液C中主要阳离子为Mn2+、Ca2+、H+、Na+、NH4+；⑥依题意，CaCO3(s)+Mn2+(aq)
MnCO3(s)+Ca2+(aq)，该反应的平衡常数K==
=
=500。
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