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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
增大反应物接触面积,加快反应速率
增大反应物接触面积,加快反应速率

(2)Ⅰ中,生成K2MnO4的化学方程式是
2MnO2+4KOH+O2
焙烧
2K2MnO4+2H2O
2MnO2+4KOH+O2
焙烧
2K2MnO4+2H2O

(3)Ⅱ中,浸取时用稀KOH溶液的原因是
保持溶液呈强碱性,防止K2MnO4发生歧化反应
保持溶液呈强碱性,防止K2MnO4发生歧化反应

(4)Ⅲ中,CO2和K2MnO4在溶液中反应的化学方程式是
3K2MnO4+2CO2═2KMnO4+MnO2↓+2K2CO3
3K2MnO4+2CO2═2KMnO4+MnO2↓+2K2CO3

(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
较浓的KOH溶液
较浓的KOH溶液

②结合电极反应式简述生成KMnO4的原理:
a极:
M
n
O
2
-
4
-e-
M
n
O
-
4
,部分K+通过阳离子交换膜进入阴极区,阳极区生成KMnO4
a极:
M
n
O
2
-
4
-e-
M
n
O
-
4
,部分K+通过阳离子交换膜进入阴极区,阳极区生成KMnO4

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
用阳离子交换膜可防止
M
n
O
-
4
M
n
O
2
-
4
在阴极被还原
用阳离子交换膜可防止
M
n
O
-
4
M
n
O
2
-
4
在阴极被还原

(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+2
M
n
O
-
4
+6H+═2Mn2++10CO2↑+8H2O
摩尔质量:Na2C2O4  134g•mol-1    KMnO4  158g•mol-1
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
1580
b
67
a
V
1580
b
67
a
V

【答案】增大反应物接触面积,加快反应速率;2MnO2+4KOH+O2
焙烧
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:
M
n
O
2
-
4
-e-
M
n
O
-
4
,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
M
n
O
-
4
M
n
O
2
-
4
在阴极被还原;
1580
b
67
a
V
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:55引用:5难度:0.4
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  • 1.硫铁矿烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的工业废渣(主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等杂质).用该烧渣制取药用辅料--红氧化铁的工艺流程如图:

    (1)在“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有
     

    (2)“酸浸”时间一般不超过20min,若在空气中酸浸时间过长,溶液中Fe2+含量将下降,其原因是
     
    (用离子方程式表示).
    (3)根据下表数据:
    氢氧化物 Al(OH)3 Mg(OH)2 Fe(OH)3 Fe(OH)2
    开始沉淀的pH 3.10 8.54 2.01 7.11
    完全沉淀的pH 4.77 11.04 3.68 9.61
    在“除杂”步骤中,为除去Fe3+和Al3+,溶液的pH最大值应小于
     
    ,检验Fe3+已经除尽的试剂是
     
    ;当pH=5时,溶液中c(Al3+)=
     
    mol•L-1(已知常温下Ksp[Al(OH)3]=2.0×10-33).
    (4)“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀,则A的操作是
     

    (5)a g烧渣经过上述工艺可得红氧化铁b g.药典标准规定,制得的红氧化铁中含氧化铁不得少于98.0%,则所选用的烧渣中铁的质量分数应不低于
     
    (用含a、b的表达式表示).

    发布:2025/1/19 8:0:1组卷:114引用:4难度:0.5
  • 2.硫铁矿烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的工业废渣(主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3等杂质).用该烧渣制取药用辅料--红氧化铁的工艺流程如下:

    (1)在“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有
     

    (2)“酸浸”时间一般不超过20min,若在空气中酸浸时间过长,溶液中Fe2+含量将下降,其原因是
     
    (用离子方程式表示).
    (3)根据下表数据:
    氢氧化物 Al(OH)3 Fe(OH)3 Fe(OH)2
    开始沉淀的pH 3.10 2.01 7.11
    完全沉淀的pH 4.77 3.68 9.61
    在“除杂”步骤中,为除去Fe3+和Al3+,溶液的pH最大值应小于
     
    ,检验
    Fe3+已经除尽的试剂是
     

    (4)“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀,则操作B是
     

    (5)煅烧A的反应方程式是
     

    (6)a g烧渣经过上述工艺可得红氧化铁b g.药典标准规定,制得的红氧化铁中含氧化铁不得少于98.0%,则所选用的烧渣中铁的质量分数应不低于
     
    (用含a、b的表达式表示).

    发布:2025/1/19 8:0:1组卷:5引用:1难度:0.5
  • 3.硫铁矿烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的工业废渣(主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等杂质).用该烧渣制取药用辅料--红氧化铁的工艺流程如下:

    (1)在“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有
     

    (2)“酸浸”时间一般不超过20min,若在空气中酸浸时间过长,溶液中Fe2+含量将下降,其原因是
     
    (用离子方程式表示).
    (3)根据下表数据:
    氢氧化物 Al(OH)3 Mg(OH)2 Fe(OH)3 Fe(OH)2
    开始沉淀的pH 3.10 8.54 2.01 7.11
    完全沉淀的pH 4.77 11.04 3.68 9.61
    在“除杂”步骤中,为除去Fe3+和Al3+,溶液的pH最大值应小于
     
    ,常温下,当pH=5时,溶液中c(Al3+)=
     
    mol•L-1(已知常温下Ksp[Al(OH)3]═2.0×10-33).
    (4)“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀,则A的操作是
     

    发布:2025/1/19 8:0:1组卷:12引用:1难度:0.5
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