Question

（2011?唐山模擬）化學--選修2：化學與技術
KMnO₄是一種常用的強氧化劑，工業上以軟錳礦（主要成分MnO₂）為原料，通過液相法生產．即在反應器中堿性條件下用氧氣氧化MnO₂得到K₂MnO₄，分離后得到K₂MnO₄，再在電解槽中用鉑板作用陽極，鐵作陰極電解K₂MnO₄溶液得到KMnO₄，簡略生產過程如下所示：

回答下列問題：
（1）寫出反應器中反應的方程式

4KOH+2MnO₂+O₂=2K₂MnO₄+2H₂O

（2）生產過程中最好使用含MnO₂80%以上的富礦，因為MnO₂含量較低的貧礦中Al的氧化物含量較高，會導致KOH消耗量偏離，用離子方程式表示KOH消耗偏高的原因

2OH^-+Al₂O₃=2AlO₂^-+H₂O

．
（3）寫出電解槽中陰極和陽極的電極反應方程式陰極：

2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-

陽極：

2MnO₄^2--2e^-=2MnO₄^-

．
（4）在傳統工藝中，得到K₂MnO₄后，向其溶液中避入CO₂制備KMnO₄，配平方程式：K₂MnO₄+CO₂=KMnO₄+MnO₂+K₂CO₃將所得到的KMnO₄配成0.1mol?L^-1 KMnO₄溶液，滴定20.00mL未知濃度的FeCl₂液，消耗KMnO₄溶液30.00mL．滴定達到終點時的現象為：

溶液從淺綠色變為紫紅色并且在30秒內不褪色

，則FeCl₂溶液的濃度為

0.75

mol/L．

Answer 1

分析：（1）堿性條件下用氧氣氧化MnO₂得到K₂MnO₄，寫出相應的方程式．
（2）氧化鋁是兩性氧化物，氧化鋁能和強堿反應生成偏鋁酸鹽和水．
（3）在電解槽中用鉑板作用陽極，鐵作陰極電解K₂MnO₄溶液得到KMnO₄，陰極上水得電子發生還原反應生成氫氣和氫氧根離子，陽極上錳酸根離子失電子反應氧化反應生成高錳酸根離子．
（4）根據高錳酸鉀和氯化亞鐵反應的生成物判斷溶液顏色變化；根據氯化亞鐵和高錳酸鉀反應的關系式計算氯化亞鐵的濃度．

解答：解：（1）二氧化錳和氫氧化鉀、氧氣發生生成錳酸鉀和水，反應的化學方程式為4KOH+2MnO₂+O₂=2K₂MnO₄+2H₂O，
故答案為：4KOH+2MnO₂+O₂=2K₂MnO₄+2H₂O；
（2）氧化鋁是兩性氧化物，既能與強酸反應也能與強堿反應，所以氧化鋁和強堿反應生成偏鋁酸鹽和水，反應的離子方程式為2OH^-+Al₂O₃=2AlO₂^-+H₂O，
故答案為：2OH^-+Al₂O₃=2AlO₂^-+H₂O；
（3）電解錳酸鉀溶液時，陰極上水得電子生成氫氣和氫氧根離子，電極反應為2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，陽極上錳酸根離子失電子生成高錳酸根離子，電極反應式為2MnO₄^2--2e^-=2MnO₄^-，
故答案為：陰極：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，陽極：2MnO₄^2--2e^-=2MnO₄^-；
（4）氯化亞鐵有還原性，高錳酸鉀有強氧化性，所以氯化亞鐵能被高錳酸鉀氧化成氯化鐵，故滴定達到終點時的現象為：溶液從淺綠色變為紫紅色并且在30秒內不褪色；
設氯化亞鐵溶液的濃度為C．
5Fe²⁺+8H⁺+MnO₄^-=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O
5mol        1mol
0.02Cmol    0.003mol
C=0.75mol?L-1
故答案為：溶液從淺綠色變為紫紅色并且在30秒內不褪色；0.75．

點評：本題以電解原理為載體考查了電極反應式的書寫、化學反應方程式的書寫等知識點，難度不大，會根據題中已知條件確定生成物并寫出反應方程式是解本題的關鍵．