Question

高锰酸钾是常用的氧化剂。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。下图是实验室模拟制备的操作流程：

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

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______________；

实验中用铁坩埚煅烧暴露在空气中的固体混合物发生反应的化学方程式为_______。

(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的通人量很难控制，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)工业上一般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_______________________________________；

传统工艺采用无膜电解法由于副反应发生，Mn元素利用率和电流效率都会偏低。有同学联想到离子交换膜法电解饱和食盐水提出改进方法：可用阳离子交换膜分隔两极区进行电解(如图)。

图中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___________________________________。

Answer 1

   ⑴强碱腐蚀石英(1分)         

     2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O(2分)

   (2)3MnO42—+2CO2═2MnO4—+MnO2↓+2CO3 2—(2分)     

     2OH—+CO2═CO3 2—+H2O(2分)  

     1:2(2分) 

   (3)A(1分) 

   (4)2K2MnO4+2H2O2KMnO4+H2↑+2KOH (2分)          KOH溶液(1分)     

     阳离子交换膜防止锰酸根进入阴极区被还原(2分)