题目内容

（12分）．KMnO4是一种常用的强氧化剂，工业上可以以软锰矿（主要成分MnO2）为原料，通过

液相法生产。即在碱性条件下用氧气氧化MnO2得到K2MnO4，分离后得到K2MnO4，再

用镍板作阳极，铁作阴极电解K2MnO4溶液得到KMnO4，简略生产过程如下所示：

       回答下列问题：

   （1）写出反应器中反应的方程式                                      

   （2）生产过程中最好使用含MnO280%以上的富矿，因为MnO2含量最低的贫矿中Al、

    Si的氧化物含量较高，会导致KOH消耗量偏高，用方程式表示KOH消耗偏高的原因

                                   、                                。

   （3）写出电解槽中阴极和阳极的电极反应方程式

阴极：                       ；阳极：                      。

在电解法中循环Ⅰ、Ⅱ中利用的共同物质是                   。

   （4）在传统工艺中，得到K2MnO4后，向其中通入CO2制备KMnO4，配平方程式

            K2MnO4+     CO2=       KMnO4+     MnO2+     K2CO3

       根据上述反应，从Mn元素的角度考虑KMnO4的产率最高为          。与该传统工

    艺相比，电解法的优势是                      、                       。

 

【答案】

（1）4KOH+2MnO2+O2=2K2MnO4+2H2O   （2分）

   （2）2KOH+Al2O3=2KAlO2+H2O，2KOH+SiO2=K2SiO3+H2O（各1分）

   （3）阴极：2H++2e—=H2↑（各1分）

        阳极：2MnO42—-2e—=2MnO4-            KOH（1分）

   （4）  3 K2MnO4+ 2  CO2=  2   KMnO4+ 1  MnO2+ 2  K2CO3（2分）

66.7%，产率更高、KOH循环利用（各1分）

【解析】

 

练习册系列答案
相关题目
（2013?莱芜一模）“低碳循环”已引起各国家的高度重视，而如何降低大气中CO2的含量和有效地开发利用CO2正成为化学家研究的主要课题．
（1）用电弧法合成的储氢纳米碳管常伴有大量的碳纳米颗粒（杂质），这种颗粒可用如下氧化法提纯，请完成该反应的化学方程式：
5
5
 C+
4
4
 KMnO4+
6
6
 H2SO4→
5
5
CO2↑+
4
4
MnSO4+
2
2
K2SO4+
6
6
H2O
（2）将不同量的CO（g）和H2O（g）分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应
CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g），得到如下三组数据：
实验组 温度℃ 起始量/mol 平衡量/mol 达到平衡所需时间/min
CO H2O H2 CO
1 650 4 2 1.6 2.4 6
2 900 2 1 0.4 1.6 3
3 900 a b c d t
①实验2条件下平衡常数K=
0.17
0.17
．
②实验3中，若平衡时，CO的转化率大于水蒸气，则a/b 的值
小于1
小于1
（填具体值或取值范围）．
③实验4，若900℃时，在此容器中加入CO、H2O、CO2、H2均为1mol，则此时
V正
＜
＜
V逆（填“＜”，“＞”，“=”）．
（3）已知在常温常压下：
①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H=-1275.6kJ/mol
②2CO （g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-566.0kJ/mol
③H2O（g）=H2O（l）△H=-44.0kJ/mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：
CH3OH（l）+O2（g）=CO （g）+2H2O（l）△H=-442.8KJ/mol
CH3OH（l）+O2（g）=CO （g）+2H2O（l）△H=-442.8KJ/mol

（4）已知草酸是一种二元弱酸，草酸氢钠（NaHC2O4）溶液显酸性．常温下，向10mL 0.01mol?L-1 H2C2O4溶液中滴加10mL 0.01
mol?L-1 NaOH溶液时，比较溶液中各种离子浓度的大小关系
c（Na+）＞c（HC2O4-）＞c（H+）＞c（C2O42-）＞c（OH-）
c（Na+）＞c（HC2O4-）＞c（H+）＞c（C2O42-）＞c（OH-）
；
（5）CO2在自然界循环时可与CaCO3反应，CaCO3是一种难溶物质，其Ksp=2.8×10-9．CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀，现将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合，若Na2CO3溶液的浓度为1×10-4mol/L，则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为
1.12×10-4
1.12×10-4
mol/L．
S2Cl2是一种金黄色易挥发的液体（熔点：-76℃，沸点：138℃），易水解，常用作橡胶硫化剂，改变生橡胶受热发粘、遇冷变硬的性质．向熔融的硫中通入干燥、纯净的Cl2即可生成S2Cl2．下图是实验室制备S2Cl2的装置（夹持装置、加热装置均已略去）．
请回答下列问题：
（1）写出仪器C的名称：
冷凝管
冷凝管
．
（2）该实验将浓盐酸滴入高锰酸钾晶体可以快速产生氯气，请写出该反应的化学方程式：
2KMnO4+16HCl（浓）=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
2KMnO4+16HCl（浓）=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
．
（3）开始实验，打开分液漏斗的活塞，发现浓盐酸流出少量后即难以下滴，经检查分液漏斗活塞没有堵塞，你认为应采取的措施是：
将玻璃塞上的凹槽与漏斗颈上的小孔对准（或拔去玻璃塞）
将玻璃塞上的凹槽与漏斗颈上的小孔对准（或拔去玻璃塞）
．
（4）①在下列方框中画出图a中所缺装置图，并注明相关试剂的名称．

②图d装置中应放置的试剂为碱石灰，其作用是
吸收尾气中的氯气，防止空气中的水进入使S2Cl2发生水解
吸收尾气中的氯气，防止空气中的水进入使S2Cl2发生水解
．
（5）某同学通过查阅资料发现：实验室常利用软锰矿（主要成分为MnO2和一些不溶性杂质）制取KMnO4晶体，其反应原理如下：3MnO2+6KOH+KClO3
 熔融 
.
 
3K2MnO4+KCl+3H2O，3MnO2-4+4H+=2MnO-4+MnO2↓+2H2O．请设计由软锰矿制备KMnO4晶体的实验步骤：
①将软锰矿与固体KOH和KClO3在高温下共熔，发生反应；②
冷却，加水溶解、滤去残渣
冷却，加水溶解、滤去残渣
；③将滤液酸化，滤去MnO2沉淀；④
加热浓缩、冷却结晶
加热浓缩、冷却结晶
．
（2011?泰州二模）S2Cl2是一种金黄色易挥发的液体（熔点：-76℃，沸点：138℃），易水解，常用作橡胶硫化剂，改变生橡胶受热发粘、遇冷变硬的性质．向熔融的硫中通以干燥、纯净的Cl2即可生成S2Cl2．下图是实验室制备S2Cl2的装置（夹持装置、加热装置均已略去）．

请回答下列问题：
（1）制取氯气的化学反应方程式（未配平）为：KMnO4+HCl（浓）-MnCl2+KCl+Cl2↑+H2O，请将氧化剂和还原剂的化学式及其配平后的系数填入下列空格中，并标出电子转移的方向和数目：

（2）开始实验，打开分液漏斗的活塞，发现浓盐酸流出少量后即难以下滴，经检查分液漏斗活塞没有堵塞，你认为应采取的措施是
将玻璃塞上的凹槽与漏斗口颈上的小孔对准（或拔去玻璃塞）；
将玻璃塞上的凹槽与漏斗口颈上的小孔对准（或拔去玻璃塞）；
．
（3）①在方框a中画出所缺装置图，并注明相关试剂的名称．
②图中c装置中应放置的试剂为碱石灰，其作用为
吸收尾气中的氯气，同时防止空气中的水进入使S2Cl2发生水解
吸收尾气中的氯气，同时防止空气中的水进入使S2Cl2发生水解
．
（4）某同学通过查阅资料发现：实验室常利用软锰矿（主要成分为MnO2和一些不溶性杂质）制取KMnO4晶体，其反应原理如下：
3MnO2+6KOH+KClO3
 熔融 
.
 
3K2MnO4+KCl+3H2O
3MnO42-+4H+=2MnO4-+MnO2↓+2H2O
请设计由软锰矿制备KMnO4晶体的实验步骤：①
将软锰矿与固体KOH和KClO3在高温下共熔，发生反应
将软锰矿与固体KOH和KClO3在高温下共熔，发生反应
；②
冷却，加水溶解，滤去残渣
冷却，加水溶解，滤去残渣
；③
将滤液酸化，滤去MnO2沉淀
将滤液酸化，滤去MnO2沉淀
；④
加热浓缩，冷却结晶
加热浓缩，冷却结晶
．
“低碳循环”引起各国的高度重视，而如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2，引起了全世界的普遍重视．所以“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题
（1）用电弧法合成的储氢纳米碳管常伴有大量的碳纳米颗粒（杂质），这种颗粒可用如下氧化法提纯，请完成该反应的化学方程式：
5
5
 C+
4
4
 KMnO4+
6
6
 H2SO4→
5
5
CO2↑+
4
4
MnSO4+
2
2
K2SO4+
6
6
H2O
（2）将不同量的CO（g）和H2O（g）分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应
CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g），得到如下三组数据：
实验组 温度℃ 起始量/mol 平衡量/mol 达到平衡所需时间/min
CO H2O H2 CO
1 650 4 2 1.6 2.4 6
2 900 2 1 0.4 1.6 3
3 900 a b c d t
①实验1条件下平衡常数K=
2.67
2.67
（取小数二位，下同）．
②实验3中，若平衡时，CO的转化率大于水蒸气，则a/b 的值
小于1
小于1
（填具体值或取值范围）．
③实验4，若900℃时，在此容器中加入10molCO，5molH2O，2molCO2，5molH2，则此时V正
＜
＜
V逆（填“＜”，“＞”，“=”）．
（3）已知在常温常压下：
①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H=-1275.6kJ/mol
②2CO （g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-566.0kJ/mol
③H2O（g）=H2O（l）△H=-44.0kJ/mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：
CH3OH（l）+O2（g）=CO （g）+2H2O（l）△H=-442.8KJ/mol
CH3OH（l）+O2（g）=CO （g）+2H2O（l）△H=-442.8KJ/mol

（4）CO2在自然界循环时可与CaCO3反应，CaCO3是一种难溶物质，其Ksp=2.8×10-9．CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀，现将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合，若Na2CO3溶液的浓度为2×10-4mol/L，则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为
5.6×10-5mol/L
5.6×10-5mol/L
．
（5）甲醇可制作燃料电池．写出以稀硫酸为电解质溶液的甲醇燃料电池负极反应式
CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O
CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O
．
硫代硫酸钠是一种常见的化工原料．将SO2通入按一定比例配成的Na2S和Na2CO3的混合溶液中，便可得到Na2S2O3，其制备反应方程式为：2Na2S+Na2CO3+4SO2═3Na2S2O3+CO2
（1）在配制混合溶液前先将蒸馏水加热煮沸一段时间后待用，其目的是
 
．
（2）用该方法获得的Na2S2O3．H2O晶体中常混有一定量的杂质．某兴趣小组欲对其中所含杂质成分进行探究（不考虑副反应和杂质所带的结晶水）．
[提出假设]
假设1：晶体中只含Na2CO3杂质
假设2：晶体中只含Na2S杂质
假设3：
 

[查阅资料]
①SO2+2H2S═3S↓+2H2O
②Na2S2O3在中性、碱性溶液中较稳定，而在酸性溶液中能迅速反应：
Na2S2O3+H2SO4═Na2SO4+S↑+SO2↑+H2O
③CuSO4+H2S=CuS↓（黑色）+H2SO4
[判断与思考]
某同学取少量制得的晶体溶于足量稀H2SO4，并将产生的气体通入CuSO4溶液中，未见黑色沉淀，据此认为假设2不成立．你认为其结论是否合理？
 
 （填“合理”、“不合理”）并说明理由：
 

[设计方案进行实验]
基于假设1，完成下表实验方案、现象及结论（仪器自选）．
限选实验试剂：3mol?L-1H2SO4、1mol?L-1NaOH、酸性KMnO4溶液、饱和NaHCO3溶液、品红溶液、澄清石灰水
实验方案 现象及结论
 
 
（3）已知：2Na2S2O3+I2═2NaI+Na2S4O6．为测定所制得晶体的纯度，该小组以淀粉作指示剂，
用0.010mol?L-1的碘水进行多次取样滴定，测得Na2S2O3?5H2O的含量约为102%．若所用试剂及操作均无不当，产生该结果最可能的原因是
 
．

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