问题标题:
工业上以软锰矿(主要成分MnO2)为原料,通过液相法生产KMnO4.即在碱性条件下用氧气氧化MnO2得到K2MnO4,分离后得到的K2MnO4,再用惰性材料为电极电解K2MnO4溶液得到KMnO4,其生产工艺简略如
问题描述:
工业上以软锰矿(主要成分MnO2)为原料,通过液相法生产KMnO4.即在碱性条件下用氧气氧化MnO2得到K2MnO4,分离后得到的K2MnO4,再用惰性材料为电极电解K2MnO4溶液得到KMnO4,其生产工艺简略如下:
(1)反应器中反应的化学方程式为___.
(2)生产过程中最好使用含MnO280%以上的富矿,因为MnO2含量最低的贫矿中Al、Si的氧化物含量较高,会导致KOH消耗量___ (填“偏高”或“偏低”).
(3)电解槽中阳极的电极反应方程式为___.
(4)在传统工艺中得到K2MnO4后,向其中通入CO2反应生成黑色固体、KMnO4等,反应的化学反应方程式为___.根据上述反应,从Mn元素的角度考虑KMnO4的产率最高为___.与该传统工艺相比,电解法的优势是___.
(5)用高锰酸钾测定某草酸结晶水合物的纯度:称量草酸晶体样品0.250g溶于水,用0.0500mol•L-1的酸性KMnO4溶液滴定(杂质不反应),至溶液呈浅粉红色且半分钟内不褪去,消耗KMnO4溶液15.00mL,则该草酸晶体的纯度为___.(已知该草酸结晶水合物H2C2O4•2H2O的式量为126)
孙予明回答:
(1)二氧化锰和氢氧化钾、氧气发生反应,生成锰酸钾和水,Mn(+4→+6),O(0→-2),反应的化学方程式为4KOH+2MnO2+O2=2K2MnO4+2H2O,
故答案为:4KOH+2MnO2+O2=2K2MnO4+2H2O;
(2)氧化铝是两性氧化物,既能与强酸反应也能与强碱反应,氧化铝和强碱反应生成偏铝酸盐和水,反应的化学方程式为2KOH+Al2O3=2KAlO2+H2O,所以会导致KOH消耗量偏高,
故答案为:偏高;
(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-,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2MnO42--2e-=2MnO4-,即MnO42--e-=MnO4-,
故答案为:MnO42--e-=MnO4-;
(4)反应物为K2MnO4、CO2、生成黑色固体MnO2、KMnO4,所以方程式为:3K2MnO4+2CO2═2KMnO4+MnO2+2K2CO3,由化学反应方程式:3K2MnO4+2CO2═2KMnO4+MnO2+2K2CO3分析得出,3份锰参加反应生成2份KMnO4,所以KMnO4的产率最高为23
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