KMnO4是一種常見的強氧化劑,主要用於防腐、化工、制*等。現以某種軟錳礦(主要成分MnO2,還有Fe2O3、...
問題詳情:
KMnO4是一種常見的強氧化劑,主要用於防腐、化工、制*等。現以某種軟錳礦(主要成分MnO2,還有Fe2O3、Al2O3、SiO2等)作脫硫劑,通過如下簡化流程既脫除燃煤尾氣中的SO2,又製得KMnO4(反應條件已經省略)。
已知:。回答下列問題:
(1)K2MnO4中Mn的化合價為___________。
(2)濾渣A的成分是_________,析出沉澱B時,首先析出的物質是_________。
(3)步驟2中加入MnCO3的作用為_______________。
(4)濾液C中加入KMnO4時發生反應的離子方程式是_________________。
(5)步驟4中反應的化學方程式是_______________。
(6)電解制備KMnO4的裝置如圖所示。b與電源的______極相連,電解液中最好選擇_______離子交換膜(填“陽”或“*”)。電解時,陽極的電極反應式為_________。
【回答】
+6 SiO2(或二氧化矽) Fe(OH)3(或*氧化鐵) 調節溶液的pH,促進Fe3+、Al3+水解以沉澱形式除去 3Mn2++2MnO4-+2H2O=5MnO2↓+4H+ 3MnO2+KClO3+6KOH=3K2MnO4+KCl+3H2O 負 陽 MnO42--e-=MnO4-
【分析】
SO2能與MnO2、稀H2SO4反應生成MnSO4,Fe2O3、Al2O3溶於稀H2SO4,SiO2不溶,得到的濾渣A是SiO2。濾液中含有稀H2SO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3和MnSO4,用MnCO3能除去溶液中Al3+和Fe3+,沉澱B為Al(OH)3、Fe(OH)3,濾液中含有MnSO4,向濾液C中加入KMnO4溶液得到MnO2,MnO2和KClO3、KOH反應得到K2MnO4,K2MnO4溶於水後電解得到KMnO4。
(1) K2MnO4中K元素為+1價、O元素為-2價,根據化合價的代數和為0,判斷Mn元素化合價;
(2)A為未反應的SiO2;溶度積常數小的首先生成沉澱;
(3) MnCO3能和H+反應而調節溶液的pH;
(4) KMnO4和Mn2+反應生成MnO2沉澱;
(5)根據反應物、生成物和反應條件書寫方程式;
(6)電解制備KMnO4時,MnO42-失電子發生氧化反應,在陽極上反應,a為陽極、b為*極,陽極連線原電池正極、*極連線原電池負極,陽極附近生成K2MnO4,導致K+有剩餘;電解時陽極反應式為:MnO42--e-═MnO4-。
【詳解】
SO2能與MnO2、稀H2SO4反應生成MnSO4,Fe2O3、Al2O3溶於稀H2SO4,SiO2不溶,則得到的濾渣A是SiO2,濾液中含有稀H2SO4、硫*鐵、硫*鋁和硫*錳,用MnCO3能除去溶液中Al3+和Fe3+,沉澱B為*氧化鋁、*氧化鐵沉澱,濾液中含有硫*錳,向濾液C中加入KMnO4溶液得到MnO2,MnO2和KClO3、KOH反應得到K2MnO4,K2MnO4溶於水後電解得到KMnO4。
(1)在K2MnO4中K元素為+1價,O元素為-2價,根據化合價的代數和為0,可判斷Mn元素化合價=2×4-1×2=+6;
(2)A為未反應的SiO2;溶度積常數小的首先生成沉澱,由於,所以Fe(OH)3先生成沉澱;
(3) MnCO3能和H+反應,使溶液的**減弱,故可調節溶液的pH,促進Fe3+、Al3+水解以Fe(OH)3、Al(OH)3形式沉澱除去;
(4) KMnO4和Mn2+反應生成MnO2沉澱,離子方程式為3Mn2++2MnO4-+2H2O=5MnO2↓+4H+;
(5)根據反應物、生成物結合反應條件,步驟4的化學方程式為3MnO2+KClO3+6KOH═3K2MnO4+KCl+3H2O;
(6)電解法制備KMnO4時,MnO42-在陽極上失電子發生氧化反應,a為陽極、b為*極,陽極連線原電池正極、*極連線原電池負極,則b連線負極;陽極附近生成K2MnO4,導致鉀離子有剩餘,b電極附近生成*氧根離子,所以鉀離子通過交換膜進入右側,則交換膜為陽離子交換膜;電解時陽極反應式為:MnO42--e-=MnO4-。
【點睛】
本題考查物質分離和提純的知識,明確流程圖中發生的反應、元素、化合物的*質是解本題關鍵,熟練掌握流程圖的分析方法和溶液或沉澱成分的判斷方法。
知識點:化學用語綜合判斷
題型:綜合題