Question

11．将K₂MnO₄转化为KMnO₄的生产有两种工艺．
①“歧化法”是传统工艺，即在K₂MnO₄溶液中通入CO₂气体，使体系呈中性或弱碱性，K₂MnO₄发生歧化反应，反应中生成KMnO₄，MnO₂和KHCO₃（写化学式）．
②“电解法”为现代工艺，即电解K₂MnO₄水溶液，电解槽中KMnO₄在电极阳极区生成，阴极发生反应的电极反应式为2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-．
③“电解法”和“歧化法”中，K₂MnO₄的理论利用率之比为3：2．

Answer 1

分析 ①在K₂MnO₄溶液中通入CO₂气体，使体系呈中性或弱酸性，K₂MnO₄发生歧化反应，根据元素守恒以及二氧化碳过量推测反应生成KMnO₄，MnO₂和KHCO₃；
②“电解法”为现代工艺，即电解K₂MnO₄水溶液，在电解槽中阳极，MnO₄^2-失去电子，发生氧化反应，产生MnO₄^-；在阴极，水电离产生的H⁺获得电子变为氢气逸出，电极反应式是：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-；
③依据电解法方程式2K₂MnO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2KMnO₄+2H₂↑+2KOH，可知K₂MnO₄的理论利用率是100%，而在二氧化碳歧化法反应中3K₂MnO₄+2CO₂=2KMnO₄+MnO₂+K₂CO₃中K₂MnO₄的理论利用率是$\frac{2}{3}$．

解答 解：①在K₂MnO₄溶液中通入CO₂气体，使体系呈中性或弱酸性，K₂MnO₄发生歧化反应，根据元素守恒以及二氧化碳过量推测反应生成KMnO₄，MnO₂和KHCO₃；
故答案为：KHCO₃；
②“电解法”为现代工艺，即电解K₂MnO₄水溶液，在电解槽中阳极，MnO₄^2-失去电子，发生氧化反应，产生MnO₄^-．电极反应式是：MnO₄^2--e^-=MnO₄^-；在阴极，水电离产生的H⁺获得电子变为氢气逸出，电极反应式是：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，
故答案为：阳极；2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-；
③依据电解法方程式2K₂MnO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2KMnO₄+2H₂↑+2KOH，可知K₂MnO₄的理论利用率是100%，而在二氧化碳歧化法反应中3K₂MnO₄+2CO₂=2KMnO₄+MnO₂+K₂CO₃中K₂MnO₄的理论利用率是$\frac{2}{3}$，所以二者的理论利用率之比为3：2，
故答案为：3：2．

点评 本题综合考查物质的制备、电解以及氧化还原反应，为高频考点，侧重于学生的分析能力的考查，注意把握元素化合价的变化以及电解的原理，难度不大．