Question

3．以某种软锰矿（主要成分MnO₂，同时含有FeCO₃、Al₂O₃、SiO₂等）为主要原料生产KMnO₄的一种流程图如图：

已知：Mn（OH）₂极易被空气氧化；Fe（OH）₃、Al（OH）₃的溶度积常数依次为4.0×10^-38、1.3×10^-33．
（1）滤渣A的化学式是SiO₂；溶液B中的主要阴离子有SO₄^2-、Cl^-．
（2）为避免引入杂质，②步调节pH加入的物质是MnCO₃或MnO；调节pH除杂过程中，后析出的
沉淀是Al（OH）₃、Fe（OH）₃．
（3）浓硫酸与MnO₂反应也能生成Mn²⁺，其化学方程式是2H₂SO₄（浓）+2MnO₂=2MnSO₄+2H₂O+O₂↑．
（4）K₂MnO₄在酸性、中性环境下都会歧化生成MnO₄^-和MnO₂，则③步原料应保证KOH过量．
④步溶解水应煮沸的目的是排除溶解的CO₂．
（5）⑤步的阳极电极反应式是MnO₄^2--e-=MnO₄^-；该法电解时要产生污染，其原因是电解时会生成氯气．

Answer 1

分析 某种软锰矿（主要成分MnO₂，同时含有FeCO₃、Al₂O₃、SiO₂等）为主要原料生产KMnO₄，软锰矿粉加入稀硫酸后通入二氧化硫发生反应后过滤，得到滤渣A为二氧化硅，滤液含Mn²⁺和少量Fe²⁺、Al³⁺、Fe³⁺，加入适量NaClO氧化亚铁离子生成铁离子，得到溶液B，加入锰的难溶物调节溶液PH沉淀铝离子和铁离子，过滤得到沉淀C为氢氧化铝和氢氧化铁，滤液D为含锰离子的溶液，加入试剂氧化锰离子得到二氧化锰，在二氧化锰中加入氯酸钾、氢氧化钾固体熔融得到锰酸钾，加水溶解后电解生成KMnO₄，
（1）滤渣A为二氧化硅；液B中的主要阴离子有硫酸根和次氯酸根离子被还原产物氯离子；
（2）为避免引入杂质，②步调节pH加入的物质是锰的难溶物；调节溶液PH是沉淀铁离子和铝离子，除杂得到锰离子的溶液；
（3）浓硫酸与MnO₂反应也能生成Mn²⁺，是生成了硫酸锰，则被氧化的产物只能是生成氧气；
（4）K₂MnO₄在酸性、中性环境下都会歧化生成MnO₄^-和MnO₂，加入氢氧化钾需要过量提供碱性环境；加热煮沸是排除溶解的二氧化碳；
（5）电解锰酸钾溶液，阳极是锰酸根离子失电子发生氧化反应生成高锰酸根离子，产生污染的原因是氯离子会失电子生成氯气；

解答 解：（1）滤渣A为二氧化硅，化学式为：SiO₂；液B中的主要阴离子有硫酸根和次氯酸根离子被还原产物氯离子，溶液B中的主要阴离子有SO₄^2-、Cl^-，
故答案为：SiO₂；SO₄^2-、Cl^-；
（2）为避免引入杂质，②步调节pH加入的物质是锰的难溶物，可以加入碳酸锰或氧化锰等，化学式为：MnCO₃或MnO，调节溶液PH是沉淀铁离子和铝离子，除杂得到锰离子的溶液，沉淀为Al（OH）₃、Fe（OH）₃，
故答案为：MnCO₃或MnO；Al（OH）₃、Fe（OH）₃ ；
（3）浓硫酸与MnO₂反应也能生成Mn²⁺，是生成了硫酸锰，则被氧化的产物只能是生成氧气，反应的化学方程式为：2H₂SO₄（浓）+2MnO₂=2MnSO₄+2H₂O+O₂↑
故答案为：2H₂SO₄（浓）+2MnO₂=2MnSO₄+2H₂O+O₂↑；
（4）K₂MnO₄在酸性、中性环境下都会歧化生成MnO₄^-和MnO₂，加入氢氧化钾需要过量提供碱性环境，加热煮沸是排除溶解的二氧化碳，
故答案为：KOH过量；排除溶解的CO₂；
（5）电解锰酸钾溶液，阳极是锰酸根离子失电子发生氧化反应生成高锰酸根离子，电极反应为：MnO₄^2--e-=MnO₄^-，产生污染的原因是氯离子会失电子生成氯气，
故答案为：MnO₄^2--e-=MnO₄^-；电解时会生成氯气．

点评 本题考查了混合物分离提纯、杂质离子除杂方法和试剂选择、主要是氧化还原反应的分析判断，掌握基础是解题关键，题目难度中等．