Question

【题目】工业上以软锰矿(主要成分为MnO2) 为主要原料制备高锰酸钾(KMnO4)的工艺流程如下：

回答下列问题：

(1)原料软锰矿在使用之前通常需粉碎，其目的是_________________________________。

(2)“烘炒”时是将混合物放入某种材质的坩埚内，混合均匀，小火加热至熔融，有K2MnO4和KCl生成，则烘炒过程中发生反应的化学方程式为________________；“烘炒”时所用坩埚的材质可以选用_______(填字母)。

a．石英 b．氧化铝 c．硅酸盐陶瓷 d．铁

(3)已知水溶过程中无化学反应发生，通入CO2使反应体系呈中性或弱酸性即可发生歧化反应，则歧化时发生反应的氧化产物与还原产物的物质的量之比为_______________。

(4)对滤液进行蒸发浓缩时，温度不宜超过60℃,其原因是_________________；将蒸发温度控制在60℃左右的最佳操作方法是_______________________。

(5)流程中可以循环利用的物质是___________________。

(6)用CO2歧化法将K2MnO4转化为KMnO4属于传统工艺，现代工艺多采用电解法，即电解K2MnO4水溶液，电解槽中阳极发生的电极反应为_________________；与“CO2歧化法”相比，“电解法”的显著优点是____________________。

Answer 1

【答案】 增大反应物的接触面，加快化学反应速率；提高原料的利用率 3MnO2 + 6KOH + KClO3 3K2MnO4 + KCl + 3H2O d 2∶1 防止温度过高导致KMnO4分解 水浴加热 MnO2 MnO42-－e- = MnO4- KMnO4的纯度高、产率高

【解析】（1）工业生产中将原料粉碎的目的一般是为了增大反应物的接触面积，加快反应速率，同时尽量将更多的原料转化为产物，以提高原料的利用率。

（2）“烘炒”时将MnO2、KClO3和KOH转化为K2MnO4和KCl，方程式为：3MnO2 + 6KOH + KClO3 3K2MnO4 + KCl + 3H2O。因为过程中加入了氢氧化钾这样的强碱，所以能与强碱反应的物质都不能使用，例如，石英（二氧化硅）、氧化铝和陶瓷（其中含有二氧化硅），所以只能使用铁坩埚，选项d正确。

（3）向溶液中通入二氧化碳时，应该是K2MnO4发生歧化，其中的Mn的化合价一部分升高一部分降低，得到KMnO4和MnO2，方程式为3K2MnO4 + 4CO2 + 2H2O = 2KMnO4 + MnO2↓ + 4KHCO3，所以氧化产物（KMnO4）与还原产物（MnO2）的物质的量之比为2:1。

（4）高锰酸钾在较高温度会发生分解反应，所以蒸发浓缩的时候，温度不宜过高。蒸发温度为60℃，低于水的沸点，所以比较合适的方法是水浴加热。

（5）在过滤这一步得到的MnO2可以加入到第一步的烘炒中，所以MnO2可以循环。

（6）电解时，将K2MnO4转化为KMnO4，其中Mn的化合价升高，所以阳极上失电子化合价升高的反应就是：MnO42-－e- = MnO4-。与“CO2歧化法”相比，“电解法”的显著优点是将所有的锰元素都转化为高锰酸钾，提高了高锰酸钾的产率，同时得到的生成物的纯净度也较高。