高錳*鉀()是一種常用氧化劑,主要用於化工、防腐及制*工業等。以軟錳礦(主要成分為MnO2)為原料生產高錳*鉀...
問題詳情:
高錳*鉀()是一種常用氧化劑,主要用於化工、防腐及制*工業等。以軟錳礦(主要成分為MnO2)為原料生產高錳*鉀的工藝路線如下:
回答下列問題:
(1)原料軟錳礦與*氧化鉀按1∶1的比例在“烘炒鍋”中混配,混配前應將軟錳礦粉碎,其作用是_______________________。
(2)“平爐”中發生的化學方程式為______________________。
(3)“平爐”中需要加壓,其目的是______________________。
(4)將K2MnO4轉化為KMnO4的生產有兩種工藝。
①“歧化法”是傳統工藝,即在K2MnO4溶液中通入CO2氣體,使體系呈中*或弱鹼*,K2MnO4發生歧化反應,反應中生成K2MnO4,MnO2和____________(寫化學式)。
②“電解法”為現代工藝,即電解K2MnO4水溶液,電解槽中陽極發生的電極反應為___________________,*極逸出的氣體是______________。
③“電解法”和“歧化法”中,K2MnO4的理論利用率之比為______________。
(5)高錳*鉀純度的測定:稱取1.0800 g樣品,溶解後定容於100 mL容量瓶中,搖勻。取濃度為0.2000 mol·L−1的H2C2O4標準溶液20.00 mL,加入稀硫**化,用KMnO4溶液平行滴定三次,平均消耗的體積為24.48 mL,該樣品的純度為___________________
(列出計算式即可,已知2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O)。
【回答】
擴大接觸面積,加快化學反應速率 2MnO2+O2+4KOH2K2MnO4+2H2O 增大反應物的濃度,可使化學反應速率加快,同時使反應物的轉化率增大 K2CO3 MnO42--e-=MnO4- H2 3:2 95.62%
【詳解】
(1) MnO2的狀態是固體,對於有固體參加的化學反應,可通過增大其反應接觸面積的方法提高反應速率,故要將其粉碎成細小的顆粒;
(2) 根據流程圖可知,在“平爐”中MnO2、KOH、O2在加熱時反應產生K2MnO4,結合質量守恆定律可知,另外一種物質是H2O,則發生的化學方程式為2MnO2+O2+4KOH2K2MnO4+2H2O ;
(3)由於上述反應中氧氣是氣體,在“平爐”中加壓,就可以使反應物氧氣的濃度增大,根據外界條件對化學反應速率的影響,增大反應物的濃度,可以使化學反應速率加快;任何反應都具有一定的可逆*,增大壓強,可以使化學平衡向氣體體積減小的正反應方向移動,故可以提高原料的轉化率;
(4) ①在K2MnO4溶液中通入CO2氣體,使體系呈中*或弱鹼*,K2MnO4發生歧化反應,反應中生成KMnO4,MnO2,根據質量守恆定律可知,另外一種生成物是K2CO3,根據氧化還原反應中的電子守恆及反應的原子守恆,可得該反應的化學方程式是:3K2MnO4+ 2CO2= 2KMnO4+MnO2+K2CO3;②“電解法”為現代工藝,即電解K2MnO4水溶液,在電解槽中陽極,MnO42-失去電子,發生氧化反應,產生MnO4-。電極反應式是:MnO42--e-=MnO4-;在*極,水電離產生的H+獲得電子變為*氣逸出,電極反應式是:2H2O+2e-=H2↑+2OH-。所以*極逸出的氣體是H2;總反應方程式是:2K2MnO4+2H2O2KMnO4+2H2↑+2KOH;③根據“電解法”方程式2K2MnO4+ 2H2O2KMnO4+2H2↑+2KOH 可知K2MnO4的理論利用率是100%;而在“CO2歧化法” 3K2MnO4+2CO2 = 2KMnO4+MnO2+K2CO3中,K2MnO4的理論利用率是2/3,所以二者的理論利用率之比為3:2;
(5)根據離子方程式2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O可知KMnO4與草*反應的關係式是:2 KMnO4~5H2C2O4。配製的溶液的濃度為:。則1.0800g樣品中含KMnO4的物質的量為:n=KMnO4的質量為:m=" 0.006536mol" × 158g/mol =1.03269g。故其純度為:×100%=95.62%。
知識點:影響化學反應速率的因素
題型:綜合題
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