Question

【题目】KMnO4在实验室和工业上均有重要应用，其工业制备的部分工艺如下：

Ⅰ．将软锰矿(主要成分MnO2)粉碎后，与KOH固体混合，通入空气充分焙烧，生成暗绿色熔融态物质。

Ⅱ．冷却，将固体研细，用稀KOH溶液浸取，过滤，得暗绿色溶液。

Ⅲ．向暗绿色溶液中通入CO2，溶液变为紫红色，同时生成黑色固体。

Ⅳ．过滤，将紫红色溶液蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤，干燥，得KMnO4固体。

资料：K2MnO4为暗绿色固体，在强碱性溶液中稳定，在近中性或酸性溶液中易发生歧化反应(Mn的化合价既升高又降低)。

(1)Ⅰ中，粉碎软锰矿的目的是_____。

(2)Ⅰ中，生成K2MnO4的化学方程式是_____。

(3)Ⅱ中，浸取时用稀KOH溶液的原因是_____。

(4)Ⅲ中，CO2和K2MnO4在溶液中反应的化学方程式是_____。

(5)将K2MnO4溶液采用惰性电极隔膜法电解，也可制得KMnO4．装置如图：

①b极是_____极(填“阳”或“阴”)，D是____________。

②结合电极反应式简述生成KMnO4的原理：___________。

③传统无膜法电解时，锰元素利用率偏低，与之相比，用阳离子交换膜可以提高锰元素的利用率，其原因是__________。

(6)用滴定法测定某高锰酸钾产品的纯度，步骤如下：

已知：Na2C2O4 +H2SO4 ═H2C2O4 +Na2SO4

5H2C2O4 +2MnO4﹣+6H+═2Mn2++10CO2↑+8H2O

摩尔质量：Na2C2O4 134g/mol KMnO4 158g/mol

ⅰ．称取ag产品，配成50mL溶液。

ⅱ．称取bgNa2C2O4，置于锥形瓶中，加蒸馏水使其溶解，再加入过量的硫酸。

ⅲ．将锥形瓶中溶液加热到75℃～80℃，恒温，用ⅰ中所配溶液滴定至终点，消耗溶液V mL(杂质不参与反应)。

产品中KMnO4的质量分数的表达式为_________。

Answer 1

【答案】增大反应物接触面积，加快反应速率 2MnO2 +4KOH+O2 2K2MnO4 +2H2O 保持溶液呈强碱性，防止K2MnO4发生歧化反应 3K2MnO4 +2CO2 =2KMnO4 +MnO2↓+2K2CO3 阴 较浓的KOH溶液 a极：MnO42--e-=MnO4-，部分K+通过阳离子交换膜进入阴极区，阳极区生成KMnO4 用阳离子交换膜可防止MnO4﹣、MnO42﹣在阴极被还原

【解析】

(1)粉碎软锰矿，可增大固体表面积；

(2)由题意可知软锰矿(主要成分MnO2)粉碎后，与KOH固体混合，通入空气充分焙烧，可生成K2MnO4；

(3)用稀KOH溶液浸取，可使溶液呈强碱性，防止K2MnO4变质；

(4)Ⅲ中，CO2和K2MnO4在溶液中反应，溶液变为紫红色，同时生成黑色固体，说明生成KMnO4和MnO2；

(5)电解K2MnO4制取KMnO4，阴极上水得电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，阳极上锰酸根离子失电子反应氧化反应生成高锰酸根离子；

(6)称取bgNa2C2O4，置于锥形瓶中，可知n(Na2C2O4)=，用ⅰ中所配溶液滴定至终点，消耗溶液V mL，由方程式5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O可知VmL溶液中n(KMnO4)，进而计算纯度。

(1)粉碎软锰矿，可增大固体表面积，反应物的接触面积增大，则反应速率加快；

(2)由题意可知软锰矿(主要成分MnO2)粉碎后，与KOH固体混合，通入空气充分焙烧，可生成K2MnO4，反应的方程式为2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O；

(3)由题意可知用稀KOH溶液浸取，可使溶液呈强碱性，防止K2MnO4发生歧化反应而变质；

(4)Ⅲ中，CO2和K2MnO4在溶液中反应，溶液变为紫红色，同时生成黑色固体，说明生成KMnO4和MnO2，反应的方程式为3K2MnO4+2CO2=2KMnO4+MnO2↓+2K2CO3；

(5)①由图可知b极生成氢气，应发生还原反应，为电解池阴极，阴极可得到较浓的KOH溶液；

②a为阳极，阳极上锰酸根离子失电子反应氧化反应生成高锰酸根离子，发生MnO42--e-=MnO4-，同时部分K+通过阳离子交换膜进入阴极区，阳极区生成KMnO4；

③用阳离子交换膜可防止MnO4-、MnO42-在阴极被还原，提高锰元素的利用率；

(6)称取bgNa2C2O4，置于锥形瓶中，可知n(Na2C2O4)=mol，用ⅰ中所配溶液滴定至终点，消耗溶液V mL，由方程式5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O可知VmL溶液中n(KMnO4)=mol×，则50mL溶液中n(KMnO4)=mol×，质量m=mol××158g/mol=g，则产品中KMnO4的质量分数为。