Question

【題目】軟錳礦的主要成分為MnO2，工業(yè)可用其按如下方法制備高錳酸鉀：

A．將軟錳礦初選后粉碎，與固體苛性鉀混合，加入反應(yīng)釜中敞口加熱至熔融，并保持熔融狀態(tài)下攪拌25～30min，冷卻得墨綠色熔渣（主要成分為K2MnO4）；

B．將熔渣粉碎，加入去離子水溶解，充分?jǐn)嚢韬筮^濾得墨綠色濾液1；

C．取適量70%硫酸，加入濾液1中，邊加邊攪拌，直至不再產(chǎn)生棕褐色沉淀，過濾，得紫色濾液2；

d．提純?yōu)V液2即可得高錳酸鉀粗品。

根據(jù)上述內(nèi)容回答下列問題：

（1）步驟a中，反應(yīng)物熔融狀態(tài)下攪拌的目的是： ，用化學(xué)方程式表示出MnO2轉(zhuǎn)化為K2MnO4的反應(yīng)原理： 。

（2）粉碎后的軟錳礦與苛性鉀置于 中進(jìn)行加熱。

A．陶瓷反應(yīng)釜 B．石英反應(yīng)釜 C．鐵制反應(yīng)釜

（3）寫出步驟c中反應(yīng)的離子方程式： 。

（4）步驟d中由濾液2得到高錳酸鉀粗品的主要操作步驟是：加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、____________、干燥。該操作為如何進(jìn)行___________________。

（5）若將母液循環(huán)使用，可能造成的問題是： 。

（6）早先有文獻(xiàn)報(bào)道：步驟a中加入KClO3固體會縮短流程時(shí)間以及提高高錳酸鉀的產(chǎn)率，但從綠色化學(xué)角度考慮后，現(xiàn)在工廠中一般不采用此法，你認(rèn)為這種方法不符合綠色化學(xué)的原因是： 。

Answer 1

【答案】（1）使熔融物充分接觸空氣 （2分） 2MnO2+4KOH+O2=2K2MnO4+2H2O（2） C （1分）

（3）3MnO42-+4H+=2MnO4-+2H2O+MnO2↓ （2分）

（4）洗滌（1分），沿玻璃棒向漏斗中注入蒸餾水，完全浸沒KMnO4晶體，待蒸餾水流盡后，重復(fù)操作2～3（1分，凡不規(guī)范或錯答不給分）

（5）導(dǎo)致K2SO4逐漸積累，結(jié)晶時(shí)隨產(chǎn)品析出，降低高錳酸鉀純度（2分）

（6）以KClO3為氧化劑會使濾渣中含有大量KCl，溶解酸化時(shí)，Cl-被氧化會產(chǎn)生大量氯氣（2分）

【解析】

試題分析：（1）攪拌可以增大反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)速率，則步驟a中，反應(yīng)物熔融狀態(tài)下攪拌的目的是使熔融物充分接觸空氣。反應(yīng)中氧化劑是氧氣，還原劑是二氧化錳，氧化產(chǎn)物是錳酸鉀，則反應(yīng)的化學(xué)方程式為2MnO2＋4KOH＋O22K2MnO4＋2H2O。

（2）陶瓷中含有二氧化硅，石英的主要成分也是二氧化硅。在高溫下二氧化錳能與氫氧化鉀反應(yīng)，因此粉碎后的軟錳礦與苛性鉀置于鐵制反應(yīng)釜中進(jìn)行加熱，答案選C。

（3）在酸性條件下錳酸鉀能發(fā)生自身的氧化還原反應(yīng)生成高錳酸鉀和二氧化錳，棕褐色沉淀即為二氧化錳，紫色濾液即為高錳酸鉀溶液，反應(yīng)的化學(xué)方程式為3MnO42－＋4H＋＝2MnO4－＋2H2O＋MnO2↓。

（4）高錳酸鉀能溶于水，則步驟d中由濾液2得到高錳酸鉀粗品的主要操作步驟是濃縮、結(jié)晶、過濾、干燥。洗滌操作的步驟為沿玻璃棒向漏斗中注入蒸餾水，完全浸沒KMnO4晶體，待蒸餾水流盡后，重復(fù)操作2～3；

（5）母液中含有硫酸鉀，因此若將母液循環(huán)使用會時(shí)硫酸鉀的濃度升高，因此可能造成的問題是導(dǎo)致K2SO4逐漸積累，結(jié)晶時(shí)隨產(chǎn)品析出，降低高錳酸鉀純度。

（6）如果以KClO3為氧化劑，則會使濾渣中含有大量KCl，溶解酸化時(shí)，Cl-被高錳酸鉀氧化會產(chǎn)生大量氯氣，污染大氣，因此這種方法不符合綠色化學(xué)。