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+2H2O2MnO2+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↓+2K2CO33K2MnO4+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 阴阴极(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:MnO2-4-e-═MnO-4,部分K+通过阳离子交换膜进入阴极区,阳极区生成KMnO4a极:MnO2-4-e-═MnO-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MnO-4、MnO2-4在阴极被还原用阳离子交换膜可防止MnO-4、MnO2-4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+2MnO-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 1580b67aV1580b67aV。
焙烧
焙烧
M
n
O
2
-
4
M
n
O
-
4
M
n
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2
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4
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4
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4
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4
M
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O
2
-
4
M
n
O
-
4
1580
b
67
a
V
1580
b
67
a
V
【考点】制备实验方案的设计.
【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:-e-═,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、在阴极被还原;
焙烧
M
n
O
2
-
4
M
n
O
-
4
M
n
O
-
4
M
n
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2
-
4
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b
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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)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
(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
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