Question

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

回答下列問題：
（1）“平爐”中發生的化學方程式為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，加快反應速率，增加軟錳礦轉化率．
（3）將K₂MnO₄轉化為KMnO₄的生產有兩種工藝．
①“CO₂歧化法”是傳統工藝，即在K₂MnO₄溶液中通入CO₂氣體，使體系呈中性或弱堿性，K₂MnO₄發生歧化反應，反應中生成KMnO₄，MnO₂和KHCO₃（寫化學式）．
②“電解法”為現代工藝，即電解K₂MnO₄水溶液，電解槽中陽極發生的電極反應為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，滴定終點現象滴入最后一滴高錳酸鉀溶液，溶液變為淺紫紅色，且半分鐘內不變色，該反應中，氧化劑與還原劑的物質的量之比為2：5．

Answer 1

分析 軟錳礦氫氧化鉀按的比例在“烘炒鍋”中混配，混配前應將軟錳礦粉碎，提高反應速率，加熱通入預熱的空氣，在“平爐”中發生反應2MnO₂+4KOH+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2K₂MnO₄+2H₂O，生成物質水浸沉降析出晶體得到錳酸鉀，CO₂歧化法”是傳統工藝，即在K₂MnO₄溶液中通入CO₂氣體，使體系呈中性或弱酸性，K₂MnO₄發生歧化反應，反應中生成KMnO₄，MnO₂和KHCO₃，“電解法”為現代工藝，即電解K₂MnO₄水溶液，在電解槽中陽極，MnO₄^2-失去電子，發生氧化反應，產生MnO₄^-，
（1）流程分析可知平爐中發生的反應是氫氧化鉀、二氧化錳和氧氣加熱反應生成錳酸鉀和水；
（2）“平爐”中加壓能提高氧氣的壓強，加快反應速率，增加軟錳礦轉化率；
（3）①在K₂MnO₄溶液中通入CO₂氣體，使體系呈中性或弱酸性，K₂MnO₄發生歧化反應，根據元素守恒以及二氧化碳過量推測反應生成KMnO₄，MnO₂和KHCO₃；
②“電解法”為現代工藝，即電解K₂MnO₄水溶液，在電解槽中陽極，MnO₄^2-失去電子，發生氧化反應，產生MnO₄^-；在陰極，水電離產生的H⁺獲得電子變為氫氣逸出，電極反應式是：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-；
③CO₂的等電子體COS，等電子體結構相似，根據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，發生的反應的離子方程式2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，用KMnO₄溶液滴定H₂C₂O₄，終點時溶液由無色變為淺紫紅色，根據反應的方程式可知氧化劑與還原劑的物質的量之比．

解答 解：（1）流程分析可知平爐中發生的反應是氫氧化鉀、二氧化錳和氧氣加熱反應生成錳酸鉀和水，反應的化學方程式為：2MnO₂+4KOH+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2K₂MnO₄+2H₂O，
故答案為：2MnO₂+4KOH+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2K₂MnO₄+2H₂O；
（2）“平爐”中加壓能提高氧氣的壓強，加快反應速率，增加軟錳礦轉化率．
故答案為：提高氧氣的壓強，加快反應速率，增加軟錳礦轉化率；
（3）①在K₂MnO₄溶液中通入CO₂氣體，使體系呈中性或弱酸性，K₂MnO₄發生歧化反應，根據元素守恒以及二氧化碳過量推測反應生成KMnO₄，MnO₂和KHCO₃；
故答案為：KHCO₃；
②“電解法”為現代工藝，即電解K₂MnO₄水溶液，在電解槽中陽極，MnO₄^2-失去電子，發生氧化反應，產生MnO₄^-．電極反應式是：MnO₄^2--e^-=MnO₄^-；在陰極，水電離產生的H⁺獲得電子變為氫氣逸出，電極反應式是：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-；所以陰極逸出的氣體是H₂；總反應方程式是：2K₂MnO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2KMnO₄+2H₂↑+2KOH，
故答案為：MnO₄^2--e^-=MnO₄^-；H₂；
③CO₂的等電子體COS，等電子體結構相似，根據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，發生的反應的離子方程式2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，用KMnO₄溶液滴定H₂C₂O₄，測定終點的現象為滴入最后一滴高錳酸鉀溶液，溶液變為淺紫紅色，且半分鐘內不變色，時溶液由無色變為淺紫紅色，根據反應的方程式可知氧化劑高錳酸鉀與還原劑H₂C₂O₄的物質的量之比為2：5，
故答案為：滴入最后一滴高錳酸鉀溶液，溶液變為淺紫紅色，且半分鐘內不變色；2：5．

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