KMnO4是一种常见的强氧化剂,主要用于防腐、化工、制*等。现以某种软锰矿(主要成分MnO2,还有Fe2O3、...
问题详情:
KMnO4是一种常见的强氧化剂,主要用于防腐、化工、制*等。现以某种软锰矿(主要成分MnO2,还有Fe2O3、Al2O3、SiO2等)作脱硫剂,通过如下简化流程既脱除燃煤尾气中的SO2,又制得KMnO4(反应条件已经省略)。
已知:。回答下列问题:
(1)K2MnO4中Mn的化合价为___________。
(2)滤渣A的成分是_________,析出沉淀B时,首先析出的物质是_________。
(3)步骤2中加入MnCO3的作用为_______________。
(4)滤液C中加入KMnO4时发生反应的离子方程式是_________________。
(5)步骤4中反应的化学方程式是_______________。
(6)电解制备KMnO4的装置如图所示。b与电源的______极相连,电解液中最好选择_______离子交换膜(填“阳”或“*”)。电解时,阳极的电极反应式为_________。
【回答】
+6 SiO2(或二氧化硅) Fe(OH)3(或*氧化铁) 调节溶液的pH,促进Fe3+、Al3+水解以沉淀形式除去 3Mn2++2MnO4-+2H2O=5MnO2↓+4H+ 3MnO2+KClO3+6KOH=3K2MnO4+KCl+3H2O 负 阳 MnO42--e-=MnO4-
【分析】
SO2能与MnO2、稀H2SO4反应生成MnSO4,Fe2O3、Al2O3溶于稀H2SO4,SiO2不溶,得到的滤渣A是SiO2。滤液中含有稀H2SO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3和MnSO4,用MnCO3能除去溶液中Al3+和Fe3+,沉淀B为Al(OH)3、Fe(OH)3,滤液中含有MnSO4,向滤液C中加入KMnO4溶液得到MnO2,MnO2和KClO3、KOH反应得到K2MnO4,K2MnO4溶于水后电解得到KMnO4。
(1) K2MnO4中K元素为+1价、O元素为-2价,根据化合价的代数和为0,判断Mn元素化合价;
(2)A为未反应的SiO2;溶度积常数小的首先生成沉淀;
(3) MnCO3能和H+反应而调节溶液的pH;
(4) KMnO4和Mn2+反应生成MnO2沉淀;
(5)根据反应物、生成物和反应条件书写方程式;
(6)电解制备KMnO4时,MnO42-失电子发生氧化反应,在阳极上反应,a为阳极、b为*极,阳极连接原电池正极、*极连接原电池负极,阳极附近生成K2MnO4,导致K+有剩余;电解时阳极反应式为:MnO42--e-═MnO4-。
【详解】
SO2能与MnO2、稀H2SO4反应生成MnSO4,Fe2O3、Al2O3溶于稀H2SO4,SiO2不溶,则得到的滤渣A是SiO2,滤液中含有稀H2SO4、硫*铁、硫*铝和硫*锰,用MnCO3能除去溶液中Al3+和Fe3+,沉淀B为*氧化铝、*氧化铁沉淀,滤液中含有硫*锰,向滤液C中加入KMnO4溶液得到MnO2,MnO2和KClO3、KOH反应得到K2MnO4,K2MnO4溶于水后电解得到KMnO4。
(1)在K2MnO4中K元素为+1价,O元素为-2价,根据化合价的代数和为0,可判断Mn元素化合价=2×4-1×2=+6;
(2)A为未反应的SiO2;溶度积常数小的首先生成沉淀,由于,所以Fe(OH)3先生成沉淀;
(3) MnCO3能和H+反应,使溶液的**减弱,故可调节溶液的pH,促进Fe3+、Al3+水解以Fe(OH)3、Al(OH)3形式沉淀除去;
(4) KMnO4和Mn2+反应生成MnO2沉淀,离子方程式为3Mn2++2MnO4-+2H2O=5MnO2↓+4H+;
(5)根据反应物、生成物结合反应条件,步骤4的化学方程式为3MnO2+KClO3+6KOH═3K2MnO4+KCl+3H2O;
(6)电解法制备KMnO4时,MnO42-在阳极上失电子发生氧化反应,a为阳极、b为*极,阳极连接原电池正极、*极连接原电池负极,则b连接负极;阳极附近生成K2MnO4,导致钾离子有剩余,b电极附近生成*氧根离子,所以钾离子通过交换膜进入右侧,则交换膜为阳离子交换膜;电解时阳极反应式为:MnO42--e-=MnO4-。
【点睛】
本题考查物质分离和提纯的知识,明确流程图中发生的反应、元素、化合物的*质是解本题关键,熟练掌握流程图的分析方法和溶液或沉淀成分的判断方法。
知识点:化学用语综合判断
题型:综合题
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