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KMnO4是一种常用的强氧化剂,工业上以软锰矿(主要成分MnO2)为原料,通过液相法生产.即在反应器中碱性条件下用氧气氧化MnO2得到K2MnO4,分离后得到K2MnO4,再在电解槽中用铂板作用阳极,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含量较低的贫矿中Al的氧化物含量较高,会导致KOH消耗量偏离,用离子方程式表示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:
(4)在传统工艺中,得到K2MnO4后,向其溶液中避入CO2制备KMnO4,配平方程式:K2MnO4+CO2=KMnO4+MnO2+K2CO3将所得到的KMnO4配成0.1mol?L-1 KMnO4溶液,滴定20.00mL未知浓度的FeCl2液,消耗KMnO4溶液30.00mL.滴定达到终点时的现象为:
精制氯化钾在工业上可用于制备各种含钾的化合物。完成下列填空:
(1)工业氯化钾中含有Fe3+、SO42—、Br—等杂质离子,可按如下步骤进行精制,完成各步内容。
①溶解;②加入试剂至Fe3+、SO42—沉淀完全,煮沸;③_____________________;④加入盐酸调节pH;
⑤___________________(除Br—);⑥蒸干灼烧。
步骤②中,依次加入的沉淀剂是NH3·H2O、________、________。
证明Fe3+已沉淀完全的操作是_________________________________________________。
(2)有人尝试用工业制纯碱原理来制备K2CO3。他向饱和KCl溶液中依次通入足量的______和______两种气体,充分反应后有白色晶体析出。将得到的白色晶体洗涤后灼烧,结果无任何固体残留,且产生的气体能使澄清石灰水变浑浊。
写出生成白色晶体的化学方程式:___________________________________________。
分析该方法得不到K2CO3的原因可能是_______________________________________。
(3) 用氯化钾制备氢氧化钾的常用方法是离子交换膜电解法。氢氧化钾在_________极区产生。为了避免两极产物间发生副反应,位于电解槽中间的离子交换膜应阻止_______(填“阴”、“阳”或“所有”)离子通过。
(4)科学家最近开发了一种用氯化钾制氢氧化钾的方法。其反应可分为5步(若干步已合并,条件均省略)。请写出第⑤步反应的化学方程式。
第①、②步(合并):2KCl + 4HNO3 → 2KNO3 + Cl2 + 2NO2 + 2H2O
第③、④步(合并):4KNO3 + 2H2O → 4KOH + 4NO2 + O2
第⑤步:____________________________________________
总反应:4KCl + O2 + 2H2O → 4KOH + 2Cl2
与电解法相比,该方法的优势可能是______________。
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汞(Hg)、铬(Cr)是影响环境污染、生物效应和人类健康的重金属元素。
I、铬广泛应用于钢铁工业、磁带和录像带等方面。
(1)工业常采用“铝在高温条件下还原铬绿(Cr2O3)”制备铬单质,该反应的化学方程式为 。
II、含铬的工业废水会导致慢性中毒。处理含+6价铬的废水时可得到铁氧体(其组成可写作[Fe2+Fe3+(2-x) Cr3+x]O4)。
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(2)加过量FeSO4的目的是 。
(3)配平步骤①的反应的离子方程式 Fe2++ Cr2O72—+ _____== Fe3++ Cr3++ H2O
并计算铁氧体( [Fe2+Fe3+(2-x) Cr3+x]O4)中X= _________________。
(4)下表是实验检测中心对某地区二个点的土壤样品(每个点分三层取样,共6个样品)进行了有机质和铬总量的测定,结果见下表。
|
样品序号 |
取样深度(m) |
有机质(×10—2g) |
总铬(×10—6g) |
|
样品A-1 |
0.00 ~ 0.30 |
2.81 |
114 |
|
样品A-2 |
0.30 ~ 0.60 |
1.72 |
111 |
|
样品A-3 |
1.20 ~ 1.80 |
1.00 |
88 |
|
样品B-1 |
0.00 ~ 0.30 |
2.60 |
116 |
|
样品B-2 |
0.30 ~ 0.60 |
2.48 |
112 |
|
样品B-3 |
1.20 ~ 1.80 |
1.83 |
106 |
从表中你可以得出的结论有 (答一点即可)。
(5)工业上以铬酸钾(K2CrO4)为原料,电化学法制备重铬酸钾,装置如图。反应为:4K2CrO4+4H2O
2K2Cr2O7+4KOH+2H2↑+O2↑已知K2CrO4铬酸钾溶液中存在平衡:2CrO42-(黄色)+2H+
Cr2O72-(橙色)+H2O通电后阳极区溶液由 变为
。原因是
。
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