Question

【題目】工業上以軟錳礦(主要成分為MnO2) 為主要原料制備高錳酸鉀(KMnO4)的工藝流程如下：

回答下列問題：

(1)原料軟錳礦在使用之前通常需粉碎，其目的是_________________________________。

(2)“烘炒”時是將混合物放入某種材質的坩堝內，混合均勻，小火加熱至熔融，有K2MnO4和KCl生成，則烘炒過程中發生反應的化學方程式為________________；“烘炒”時所用坩堝的材質可以選用_______(填字母)。

a．石英 b．氧化鋁 c．硅酸鹽陶瓷 d．鐵

(3)已知水溶過程中無化學反應發生，通入CO2使反應體系呈中性或弱酸性即可發生歧化反應，則歧化時發生反應的氧化產物與還原產物的物質的量之比為_______________。

(4)對濾液進行蒸發濃縮時，溫度不宜超過60℃,其原因是_________________；將蒸發溫度控制在60℃左右的最佳操作方法是_______________________。

(5)流程中可以循環利用的物質是___________________。

(6)用CO2歧化法將K2MnO4轉化為KMnO4屬于傳統工藝，現代工藝多采用電解法，即電解K2MnO4水溶液，電解槽中陽極發生的電極反應為_________________；與“CO2歧化法”相比，“電解法”的顯著優點是____________________。

Answer 1

【答案】 增大反應物的接觸面，加快化學反應速率；提高原料的利用率 3MnO2 + 6KOH + KClO3 3K2MnO4 + KCl + 3H2O d 2∶1 防止溫度過高導致KMnO4分解 水浴加熱 MnO2 MnO42-－e- = MnO4- KMnO4的純度高、產率高

【解析】（1）工業生產中將原料粉碎的目的一般是為了增大反應物的接觸面積，加快反應速率，同時盡量將更多的原料轉化為產物，以提高原料的利用率。

（2）“烘炒”時將MnO2、KClO3和KOH轉化為K2MnO4和KCl，方程式為：3MnO2 + 6KOH + KClO3 3K2MnO4 + KCl + 3H2O。因為過程中加入了氫氧化鉀這樣的強堿，所以能與強堿反應的物質都不能使用，例如，石英（二氧化硅）、氧化鋁和陶瓷（其中含有二氧化硅），所以只能使用鐵坩堝，選項d正確。

（3）向溶液中通入二氧化碳時，應該是K2MnO4發生歧化，其中的Mn的化合價一部分升高一部分降低，得到KMnO4和MnO2，方程式為3K2MnO4 + 4CO2 + 2H2O = 2KMnO4 + MnO2↓ + 4KHCO3，所以氧化產物（KMnO4）與還原產物（MnO2）的物質的量之比為2:1。

（4）高錳酸鉀在較高溫度會發生分解反應，所以蒸發濃縮的時候，溫度不宜過高。蒸發溫度為60℃，低于水的沸點，所以比較合適的方法是水浴加熱。

（5）在過濾這一步得到的MnO2可以加入到第一步的烘炒中，所以MnO2可以循環。

（6）電解時，將K2MnO4轉化為KMnO4，其中Mn的化合價升高，所以陽極上失電子化合價升高的反應就是：MnO42-－e- = MnO4-。與“CO2歧化法”相比，“電解法”的顯著優點是將所有的錳元素都轉化為高錳酸鉀，提高了高錳酸鉀的產率，同時得到的生成物的純凈度也較高。