Question

高锰酸钾是深紫色的针状晶体，是常用的氧化剂之一．
Ⅰ．实验室可用软锰矿（主要成分是 MnO₂）为原料制备高锰酸钾，基本过程如下：
（l）将软锰矿与 KOH 的混合物放入铁增祸内，混合均匀，小火加热，并用铁棒搅拌，使混合物熔融，即可得绿色的KMnO₄．反应的化学方程式为2MnO₂+4KOH+O₂═2K₂MnO₄+2H₂O．实验中，不能将铁棒改为玻璃棒，理由是

 

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（2）将 K₂MnO₄溶于水，通入CO₂气体发生反应可制得 KMnO₄，同时产生了黑色沉淀．该反应的化学方程式为

 

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Ⅱ．鉴于Ⅰ中原料的利用率较低，通常使用如下流程，用镍片做阳极，铁板为阴极，电解K₂MnO₄溶液来制备KMnO₄．

据图回答以下问题：
（3）B的化学式为

 

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（4）阳极的电极反应式为

 

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（5）从合理利用能源的角度，该制备流程可作相应改进，你的改进措施是

 

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Answer 1

分析：Ⅰ、（1）玻璃棒的成分中有二氧化硅，二氧化硅能和氢氧化钾反应；
（2）黑色沉淀为MnO₂；
Ⅱ、（3）电解锰酸钾溶液时，阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子，电极反应为2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-，所以B气体为H₂；
（4）在电解槽中用铂板作用阳极，铁作阴极电解K₂MnO₄溶液得到KMnO₄，阴极上水得电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，阳极上锰酸根离子失电子反应氧化反应生成高锰酸根离子；
（5）流程中为合理利用能源，可以利用氢气做燃料提供热能；

解答：解：Ⅰ、（1）二氧化硅能和氢氧化钾反应，反应方程式为：2KOH+SiO₂═K₂SiO₃+H₂O，
故答案为：高温下KOH会腐蚀玻璃并带进硅酸盐等杂质；
（2）将K₂MnO₄溶于水，通入CO₂气体发生反应可制得KMnO₄，同时产生了黑色沉淀，根据信息，锰的化合价从+6价，升高为+7，根据氧化还原反应规律，必有元素化合价降低，从反应物的性质知，只有锰自身的氧化还原，即化合价降低，降为相邻的价态+4价，符合题目中的黑色沉淀信息特征，该反应为3K₂MnO₄+2CO₂═2KMnO₄+MnO₂↓+2K₂CO₃，
故答案为：3K₂MnO₄+2CO₂═2KMnO₄+MnO₂↓+2K₂CO₃；
Ⅱ、（3）电解锰酸钾溶液时，阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子，电极反应为2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-，所以B气体为H₂，
故答案为：H₂；
（4）电解锰酸钾溶液时，阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子，电极反应为2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-，阳极上锰酸根离子失电子生成高锰酸根离子，电极反应式为2MnO₄^2--2e^-═2MnO₄^-，
故答案为：2MnO₄^2--2e^-═2MnO₄^-；
（5）从合理利用能源的角度，该制备流程可作相应改进，将电解池阴极产生的氢气作为燃料为熔融软锰矿、氢氧化钾提供热源，
故答案为：将电解池阴极产生的氢气作为燃料为熔融软锰矿、氢氧化钾提供热源．

点评：本题考查了反应流程的分析判断，题干信息的利用，电解池的原理分析，电极反应书写，掌握理论实质是解题关键，题目难度中等．