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高锰酸钾[KMnO4]是常用的氧化剂.工业上以软锰矿(主要成分是MnO2)为原料制备高锰酸钾晶体.中间产物为锰酸钾[K2MnO4].图1是实验室模拟制备的操作流程:相关资料:①物质溶解度物

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高锰酸钾[KMnO4]是常用的氧化剂.工业上以软锰矿(主要成分是MnO2)为原料制备高锰酸钾晶体.中间产物为锰酸钾[K2MnO4].图1是实验室模拟制备的操作流程:
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相关资料:
①物质溶解度
物质 KMnO4 K2CO3 KHCO3 K2SO4 CH3COOK
20℃溶解度 6.4 111 33.7 11.1 217
②锰酸钾[K2MnO4]
外观性状:墨绿色结晶.其水溶液呈深绿色,这是锰酸根(MnO42-)的特征颜色.
化学性质:在强碱性溶液中稳定,在酸性、中性和弱碱性环境下,MnO42-会发生歧化反应.
试回答下列问题:
(1)煅烧软锰矿和KOH固体时,不采用石英坩埚而选用铁坩埚的理由是___;
(2)实验时,若CO2过量会生成KHCO3,导致得到的KMnO4产品的纯度降低.请写出实验中通入适量CO2时体系中可能发生反应离子方程式:___;其中氧化还原反应中氧化剂和还原剂的质量比为___.
(3)由于CO2的通入量很难控制,因此对上述实验方案进行了改进,即把实验中通CO2改为加其他的酸.从理论上分析,选用下列酸中___,得到的产品纯度更高.
A.醋酸           B.浓盐酸            C.稀硫酸
(4)工业上采用惰性电极电解锰酸钾溶液制取高锰酸钾,试写出该电解反应的化学方程式___.
提出改进方法:可用阳离子交换膜分隔两极区进行电解(如图2).
图2中A口加入的溶液最好为___.使用阳离子交换膜可以提高Mn元素利用率的原因为___.
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物质 KMnO4 K2CO3 KHCO3 K2SO4 CH3COOK
20℃溶解度 6.4 111 33.7 11.1 217
物质 KMnO4 K2CO3 KHCO3 K2SO4 CH3COOK 20℃溶解度 6.4 111 33.7 11.1 217 物质 KMnO4 K2CO3 KHCO3 K2SO4 CH3COOK 物质KMnO44K2CO323KHCO33K2SO424CH3COOK3 20℃溶解度 6.4 111 33.7 11.1 217 20℃溶解度6.411133.711.121724
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▼优质解答
答案和解析
(1)瓷坩埚中的二氧化硅和强碱反应,坩埚被腐蚀,所以煅烧软锰矿和KOH固体时,不采用瓷坩埚而选用铁坩埚理由是强碱腐蚀石英
故答案为:强碱腐蚀石英;
(2)工艺流程可知,CO22使MnO442-2-发生歧化反应,生成MnO44--和MnO22,根据元素守恒可知,会生成K22CO33,若通入CO22太多,会生KHCO33,滤液中含有KHCO33、KMnO44,在加热浓缩时,会有KHCO33晶体和KMnO44晶体一起析出,实验中通入适量CO22时体系中可能发生反应离子方程式为:3MnO442-2-+2CO22═2MnO44--+MnO22↓+2CO332-2-,2OH--+CO22═CO332-2-+H22O,其中氧化还原反应中氧化剂和还原剂都是高锰酸钾,所以氧化剂和还原剂的质量比即为反应的物质的量之比为1:2,
故答案为:3MnO442-2-+2CO22═2MnO44--+MnO22↓+2CO332-2-,2OH--+CO22═CO332-2-+H22O(或3MnO442-2-+3CO22+2OH--═2MnO44--+MnO22↓+H22O+3CO332-2-);1:2;
(3)因为盐酸具有还原性,易被高锰酸钾氧化;醋酸钾的溶解度比硫酸钾大的多,蒸发浓缩时基本上都会留在母液中,硫酸加入生成的硫酸钾溶解度小,会随KMnO44一起结晶析出得到的高锰酸钾中含有杂质,所以选醋酸得到的产品纯度更高,
故答案为:A;
(4)采用惰性电极电解锰酸钾溶液制取高锰酸钾,锰元素的化合价由+6价升高到+7价,失电子做阳极,阴极则是H++得电子生成氢气,该电解反应的化学方程式为2K22MnO44+2H22O
 通电 
.
 
2KMnO4+H2↑+2KOH;
根据图示可以看出阳离子交换膜,阳离子向右迁移,再根据电解的总反应,图中A口加入的溶液最好为KOH溶液;
使用阳离子交换膜可以防止锰酸根进入阴极区被还原,提高了Mn元素利用率,
故答案为:2K2MnO4+2H2O
 通电 
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2KMnO4+H2↑+2KOH;KOH溶液;阳离子交换膜防止锰酸根进入阴极区被还原.
 通电 
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 通电 
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 通电 
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 通电 
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 通电 
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 通电  通电  通电 
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.   2KMnO44+H22↑+2KOH;
根据图示可以看出阳离子交换膜,阳离子向右迁移,再根据电解的总反应,图中A口加入的溶液最好为KOH溶液;
使用阳离子交换膜可以防止锰酸根进入阴极区被还原,提高了Mn元素利用率,
故答案为:2K22MnO44+2H22O
 通电 
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2KMnO4+H2↑+2KOH;KOH溶液;阳离子交换膜防止锰酸根进入阴极区被还原.
 通电 
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 通电  通电  通电 
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.   2KMnO44+H22↑+2KOH;KOH溶液;阳离子交换膜防止锰酸根进入阴极区被还原.
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