Question

6．高錳酸鉀（KMnO₄）是一種常用氧化劑，主要用于化工、防腐及制藥工業(yè)等．以軟錳礦（主要成分為MnO₂）為原料生產(chǎn)高錳酸鉀的工藝路線如圖：

回答下列問題：
（1）“平爐”中發(fā)生的化學方程式為2MnO₂+4KOH+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2K₂MnO₄+2H₂O．
（2）“平爐”中需要加壓，其目的是提高氧氣的壓強，加快反應(yīng)速率，增加軟錳礦轉(zhuǎn)化率．
（3）將K₂MnO₄轉(zhuǎn)化為KMnO₄的生產(chǎn)有兩種工藝．
①“CO₂歧化法”是傳統(tǒng)工藝，即在K₂MnO₄溶液中通入CO₂氣體，使體系呈中性或弱堿性，K₂MnO₄發(fā)生歧化反應(yīng)，反應(yīng)中生成KMnO₄，MnO₂和KHCO₃（寫化學式）．
②“電解法”為現(xiàn)代工藝，即電解K₂MnO₄水溶液，電解槽中陽極發(fā)生的電極反應(yīng)為MnO₄^2--e^-=MnO₄^-，陰極逸出的氣體是H₂．
③CO₂的等電子體COS，分子 COS電子式為
（4）高錳酸鉀純度的測定：稱取1.0800g樣品，溶解后定容于100mL容量瓶中，搖勻．取濃度為0.2000mol•L^-1的H₂C₂O₄標準溶液20.00mL，加入稀硫酸酸化，用KMnO₄溶液滴定，滴定終點現(xiàn)象滴入最后一滴高錳酸鉀溶液，溶液變?yōu)闇\紫紅色，且半分鐘內(nèi)不變色，該反應(yīng)中，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為2：5．

Answer 1

分析 軟錳礦氫氧化鉀按的比例在“烘炒鍋”中混配，混配前應(yīng)將軟錳礦粉碎，提高反應(yīng)速率，加熱通入預(yù)熱的空氣，在“平爐”中發(fā)生反應(yīng)2MnO₂+4KOH+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2K₂MnO₄+2H₂O，生成物質(zhì)水浸沉降析出晶體得到錳酸鉀，CO₂歧化法”是傳統(tǒng)工藝，即在K₂MnO₄溶液中通入CO₂氣體，使體系呈中性或弱酸性，K₂MnO₄發(fā)生歧化反應(yīng)，反應(yīng)中生成KMnO₄，MnO₂和KHCO₃，“電解法”為現(xiàn)代工藝，即電解K₂MnO₄水溶液，在電解槽中陽極，MnO₄^2-失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生MnO₄^-，
（1）流程分析可知平爐中發(fā)生的反應(yīng)是氫氧化鉀、二氧化錳和氧氣加熱反應(yīng)生成錳酸鉀和水；
（2）“平爐”中加壓能提高氧氣的壓強，加快反應(yīng)速率，增加軟錳礦轉(zhuǎn)化率；
（3）①在K₂MnO₄溶液中通入CO₂氣體，使體系呈中性或弱酸性，K₂MnO₄發(fā)生歧化反應(yīng)，根據(jù)元素守恒以及二氧化碳過量推測反應(yīng)生成KMnO₄，MnO₂和KHCO₃；
②“電解法”為現(xiàn)代工藝，即電解K₂MnO₄水溶液，在電解槽中陽極，MnO₄^2-失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生MnO₄^-；在陰極，水電離產(chǎn)生的H⁺獲得電子變?yōu)闅錃庖莩�，電極反應(yīng)式是：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-；
③CO₂的等電子體COS，等電子體結(jié)構(gòu)相似，根據(jù)二氧化碳的分子的電子式可知COS電子式；
（4）用濃度為0.2000mol•L^-1的H₂C₂O₄標準溶液測定高錳酸鉀的純度，發(fā)生的反應(yīng)的離子方程式2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，用KMnO₄溶液滴定H₂C₂O₄，終點時溶液由無色變?yōu)闇\紫紅色，根據(jù)反應(yīng)的方程式可知氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比．

解答 解：（1）流程分析可知平爐中發(fā)生的反應(yīng)是氫氧化鉀、二氧化錳和氧氣加熱反應(yīng)生成錳酸鉀和水，反應(yīng)的化學方程式為：2MnO₂+4KOH+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2K₂MnO₄+2H₂O，
故答案為：2MnO₂+4KOH+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2K₂MnO₄+2H₂O；
（2）“平爐”中加壓能提高氧氣的壓強，加快反應(yīng)速率，增加軟錳礦轉(zhuǎn)化率．
故答案為：提高氧氣的壓強，加快反應(yīng)速率，增加軟錳礦轉(zhuǎn)化率；
（3）①在K₂MnO₄溶液中通入CO₂氣體，使體系呈中性或弱酸性，K₂MnO₄發(fā)生歧化反應(yīng)，根據(jù)元素守恒以及二氧化碳過量推測反應(yīng)生成KMnO₄，MnO₂和KHCO₃；
故答案為：KHCO₃；
②“電解法”為現(xiàn)代工藝，即電解K₂MnO₄水溶液，在電解槽中陽極，MnO₄^2-失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生MnO₄^-．電極反應(yīng)式是：MnO₄^2--e^-=MnO₄^-；在陰極，水電離產(chǎn)生的H⁺獲得電子變?yōu)闅錃庖莩�，電極反應(yīng)式是：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-；所以陰極逸出的氣體是H₂；總反應(yīng)方程式是：2K₂MnO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2KMnO₄+2H₂↑+2KOH，
故答案為：MnO₄^2--e^-=MnO₄^-；H₂；
③CO₂的等電子體COS，等電子體結(jié)構(gòu)相似，根據(jù)二氧化碳的分子的電子式可知COS電子式為：，
故答案為：；
（4）用濃度為0.2000mol•L^-1的H₂C₂O₄標準溶液測定高錳酸鉀的純度，發(fā)生的反應(yīng)的離子方程式2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，用KMnO₄溶液滴定H₂C₂O₄，測定終點的現(xiàn)象為滴入最后一滴高錳酸鉀溶液，溶液變?yōu)闇\紫紅色，且半分鐘內(nèi)不變色，時溶液由無色變?yōu)闇\紫紅色，根據(jù)反應(yīng)的方程式可知氧化劑高錳酸鉀與還原劑H₂C₂O₄的物質(zhì)的量之比為2：5，
故答案為：滴入最后一滴高錳酸鉀溶液，溶液變?yōu)闇\紫紅色，且半分鐘內(nèi)不變色；2：5．

點評 本題考查了物質(zhì)制備工藝流程的知識．制備方案的過程分析和物質(zhì)性質(zhì)的理解應(yīng)用，特別是電解原理、滴定實驗的熟練掌握和計算應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．