20.KMnO4常用作氧化剂、防腐剂、消毒剂、漂白剂和水处理剂等.
(1)在K2MnO4溶液中通入CO2可制得高锰酸钾,副产物是黑色沉淀M.该反应中氧化剂与还原剂的质量之比为1:2.由锂离子有机高聚物、锂及M构成原电池,电池反应为Li+M=LiM(s),消耗8.7gM时转移0.1mol电子.则该电池正极的电极反应为MnO2+e-+Li+=LiMnO2
(2)实验室用KMnO4制备O2和Cl2.取0.4mol KMnO4固体加热一段时间后,收集到
amolO2,在反应后的残留固体中加入足量浓盐酸,加热又收集到bmolCl2.设锰元素全部
转化成Mn2+存在于溶液中,当a+b=0.8mol时,在标准状况下生成Cl2的体积为13.44L;
(3)电解K2MnO4溶液加以制备KMnO4.工业上,通常以软锰矿(主要成分是MnO2)与KOH的混合物在铁坩埚(熔融池)中混合均匀,小火加热至熔融,即可得到绿色的K2MnO4,化学方程式为2MnO2+4KOH+O2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2K2MnO4+2H2O.用镍片作阳极(镍不参与反应),铁板为阴极,电解K2MnO4溶液可制备KMnO4.上述过程用流程图表示如下:

则D的化学式为KOH;阳极的电极反应式为MnO42--e-=MnO4-;阳离子迁移方向是K+由阳离子交换膜左侧向右侧迁移.
(4)高锰酸钾在酸性介质中还原产物为Mn2+,废液中c(Mn2+)浓度较大时会污染水体.实验室可以用过二硫酸铵溶液检验废水中Mn2+,实验现象是溶液变紫红色(还原产物为SO42-).过二硫酸可以看成是H2O2的衍生物,过二硫酸铵中含有过氧键(-O-O-).写出检验Mn2+的离子方程式2Mn2++5S2O82-+8H2O=2MnO4-+10SO42-+16H+.如果将这个反应设计成盐桥原电池,盐桥中溶液最好选用饱和K2SO4溶液.(选填:饱和KCl溶液、饱和K2SO4溶液或饱和NH4Cl溶液)
17.钢厂酸洗废液(成分如表所示)在工业生产中还具有很多用途.
 成份浓度/(mol•L-1质量分数
 HCl
FeCl2
FeCl3
--
1.920
0.071
 5.00%
8.94%
0.33%
(1)欲检验该酸洗废液中含有的少量Fe3+,最宜选用的试剂是KSCN溶液;为检验其中的Fe2+,某同学设计了如下实验:取该酸洗废液少许加入试管中,滴入几滴酸性KMnO4溶液后发现紫色消失.该同学得出结论:该溶液中含有Fe2+.大家认为该同学的实验设计不合理,理由是酸性KMnO4溶液会氧化Cl-,导致紫色消失,2MnO4-+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2↑+8H2O(用必要的文字和离子方程式解释).
(2)采用石墨作电极电解上述酸洗废液时,初始阶段,阳极板上有气泡生成,此时与该现象有关的阳极电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑;向上述酸洗废液中加入KOH溶液中和后,在合适的电压下电解,可在阳(填“阴”或“阳”)极生成高铁酸钾(K2FeO4).
(3)利用上述酸洗废液、含铝矿石(主要成分为Al2O3、Fe2O3和SiO2)以及新制的硅酸(活化硅酸),制备聚硅酸氯化铝铁絮凝剂(简称PAFSC),具体方法如图1:

适当调高滤液A的pH,Al3+和Fe3+转化为沉淀,原因是调高溶液pH,溶液中[OH-]增大,从而使Al(OH)3和Fe(OH)3的Qc大于其Ksp;(或调高溶液pH,溶液中[OH-]增大,从而使Al(OH)3和Fe(OH)3的沉淀溶解平衡向沉淀方向移动)(请用沉淀溶解平衡的理论解释).
②PAFSC絮凝剂净化水的过程中,Al3+参与反应的离子方程式为Al3++3H2O=Al(OH)3(胶体)+3H+
③25℃时,PAFSC的除浊效果随溶液pH的变化如图2所示(图中的NTU为浊度单位),则在下列pH范围中,PAFSC除浊效果最佳的是b(填下列序号字母).
a.4~5      b.5~7c.7~8d.8~9
25℃时,pH>7且随pH增大,PAFSC的除浊效果明显变差,原因是碱性增强,使胶体发生了聚沉现象.
 0  159318  159326  159332  159336  159342  159344  159348  159354  159356  159362  159368  159372  159374  159378  159384  159386  159392  159396  159398  159402  159404  159408  159410  159412  159413  159414  159416  159417  159418  159420  159422  159426  159428  159432  159434  159438  159444  159446  159452  159456  159458  159462  159468  159474  159476  159482  159486  159488  159494  159498  159504  159512  203614 

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