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高锰酸钾是强氧化剂,它的用途遍布各个行业。(1)工业上由软锰矿(主要成分为MnO2)

 
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发表于 2024-03-10 05:18:12
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| 所属栏目:学习方法
题目内容:

高锰酸钾是强氧化剂,它的用途遍布各个行业。

(1)工业上由软锰矿(主要成分为MnO2)生产髙锰酸钾分为两个步骤。

①步骤一将软锰矿与过量的固体KOH和空气在高温下反应,生成锰酸钾(K2MnO4),该反应的化学方程式是______________。

②步骤二以石墨为阳极,铁为阴极,电解锰酸钾(K2MnO4)溶液,在_______(填“阴极区”或“阳极区”)得到高锰酸钾。阴极反应的化学方程式是_______。

(2)某研究小组用工业生产高锰酸钾产生的废渣——猛泥(含K2MnO4、MnO2及Pb、Ca等元素)和乳钢废酸液制取工业级碳酸锰(MnCO3),其流程如下:

③轧钢废酸中Fe2 的作用是______________。

④操作I、操作II、操作III的名称是_______。

⑤溶液C中除含有Ca2 、Mn2 、H 外,还含有的阳离子是_______。

⑥若固体C中不含CaCO3,则溶液D中

<_______。

[已知:Ksp(MnCO3)=1×10—11,Ksp(CaCO3)=5×10—9]

最佳答案:

(16分)(1)① 2MnO2 4KOH O2

2K 2MnO 4 2H 2O(3分)

②阳极区(2分) 2H2O 2e—=H2↑ 2OH—(3分)(2H 2e—= H2↑也给3分)

(2)③将高价的锰元素还原成Mn2 (2分)

④过滤(2分)

⑤ K 、Na 、NH4 (2分)

⑥ 500(2分)

答案解析:

(1)①根据题意,锰元素的化合价由 4升高为 6,由此推断氧化剂为空气中的氧气,根据化合价升降总数相等、原子守恒推断,该反应式为2MnO2 4KOH O2

2K 2MnO 4 2H 2O;

②锰元素的化合价由 6升为 7,发生氧化反应,根据电解原理推断,该反应在阳极区发生;电解质溶液中的H 、K 移向阴极,氧化性较强的H 在阴极发生还原反应,即2H 2e—=H2↑或2H2O 2e—=H2↑ 2OH—;

(2)③④⑤根据工艺流程图的目标产物逆推可知,锰元素的化合价由 6降为 2,需要加入合适的还原剂,轧钢废酸中Fe2 可以将锰泥中的MnO4—还原为Mn2 ,Fe2 被MnO4—氧化为Fe3 ,调节溶液pH至4时,Fe3 完全变为Fe(OH)3沉淀,则操作I为过滤,溶液A的主要成分为Mn2 、Fe2 、Pb2 、Ca2 、H 等,固体A的成分为Fe(OH)3;Na2S溶液能除去Fe2 、Pb2 、H 等,分别生成FeS、PbS沉淀和H2S气体等,则操作II为过滤,溶液B的主要成分为Mn2 、Ca2 、S2—、Na 等;Na2S是盐,水解导致其溶液呈碱性,NH4HCO3在碱性条件下变为NH4 、CO32—,由于Ksp(MnCO3)<Ksp(CaCO3),CO32—与Mn2 、Ca2 混合时优先生成MnCO3沉淀,则操作III为过滤,根据离子共存推断,溶液C中主要阳离子为Mn2 、Ca2 、H 、Na 、NH4 ;

⑥依题意,CaCO3(s) Mn2 (aq)

MnCO 3(s) Ca 2 (aq),该反应的平衡常数K=
=
=
=500。

考点核心:

配平简介:化学反应方程式严格遵守质量守恒定律,书写化学反应方程式写出反应物和生成物后,往往左右两边各原子数目不相等,不满足质量守恒定律,这就需要通过配平来解决。

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这家伙挺懒,还没写签名!

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