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高锰酸钾是强氧化剂,它的用途遍布各个行业。(1)工业上由软锰矿(主要成分为MnO2)生产髙锰酸钾分为两个步骤。①步骤一将软锰矿与过量的固体KOH和空气在高温下反应,生成锰酸钾(K2MnO4),该反应的化学方程式是 。②步骤二以石墨为阳极,铁为阴极,电解锰酸钾(K2MnO4)溶液,在① 2MnO2+4KOH+O2 2K2MnO4+2H2O(3分) (填“阴极区”或“阳极区”)得到高锰酸钾。阴极反应的化学方程式是② 阳极区(2分) 2H2O+2e—=H2↑+2OH—(3分)(2H+ + 2e—= H2↑也给3分) 。(2)某研究小组用工业生产高锰酸钾产生的废渣——猛泥(含K2MnO4、MnO2及Pb、Ca等元素)和乳钢废酸液制取工业级碳酸锰(MnCO3),其流程如下:③轧钢废酸中Fe2+的作用是③ 将高价的锰元素还原成Mn2+(2分) 。④操作I、操作II、操作III的名称是④ 过滤(2分) 。⑤溶液C中除含有Ca2+、Mn2+、H+外,还含有的阳离子是⑤ K+、Na+、NH4+(2分) 。⑥若固体C中不含CaCO3,则溶液D中⑥ 500(2分) 。[已知:Ksp(MnCO3)=1×10—11,Ksp(CaCO3)=5×10—9]试题及答案-填空题-云返教育
试题详情
高锰酸钾是强氧化剂,它的用途遍布各个行业。
(1)工业上由软锰矿(主要成分为MnO
2
)生产髙锰酸钾分为两个步骤。
①步骤一将软锰矿与过量的固体KOH和空气在高温下反应,生成锰酸钾(K
2
MnO
4
),该反应的化学方程式是
。
②步骤二以石墨为阳极,铁为阴极,电解锰酸钾(K
2
MnO
4
)溶液,在
① 2MnO
2
+4KOH+O
2
2K
2
MnO
4
+2H
2
O(3分)
(填“阴极区”或“阳极区”)得到高锰酸钾。阴极反应的化学方程式是
② 阳极区(2分) 2H
2
O+2e
—
=H
2
↑+2OH
—
(3分)(2H
+
+ 2e
—
= H
2
↑也给3分)
。
(2)某研究小组用工业生产高锰酸钾产生的废渣——猛泥(含K
2
MnO
4
、MnO
2
及Pb、Ca等元素)和乳钢废酸液制取工业级碳酸锰(MnCO
3
),其流程如下:
③轧钢废酸中Fe
2+
的作用是
③ 将高价的锰元素还原成Mn
2+
(2分)
。
④操作I、操作II、操作III的名称是
④ 过滤(2分)
。
⑤溶液C中除含有Ca
2+
、Mn
2+
、H
+
外,还含有的阳离子是
⑤ K
+
、Na
+
、NH
4
+
(2分)
。
⑥若固体C中不含CaCO
3
,则溶液D中
<
⑥ 500(2分)
。
[已知:K
sp
(MnCO
3
)=1×10
—11
,K
sp
(CaCO
3
)=5×10
—9
]
试题解答
(16分):① 2MnO
2
+4KOH+O
2
2K
2
MnO
4
+2H
2
O(3分):② 阳极区(2分) 2H
2
O+2e
—
=H
2
↑+2OH
—
(3分)(2H
+
+ 2e
—
= H
2
↑也给3分):③ 将高价的锰元素还原成Mn
2+
(2分):④ 过滤(2分):⑤ K
+
、Na
+
、NH
4
+
(2分):⑥ 500(2分)
(1)①根据题意,锰元素的化合价由+4升高为+6,由此推断氧化剂为空气中的氧气,根据化合价升降总数相等、原子守恒推断,该反应式为2MnO
2
+4KOH+O
2
2K
2
MnO
4
+2H
2
O;②锰元素的化合价由+6升为+7,发生氧化反应,根据电解原理推断,该反应在阳极区发生;电解质溶液中的H
+
、K
+
移向阴极,氧化性较强的H
+
在阴极发生还原反应,即2H
+
+2e
—
=H
2
↑或2H
2
O+2e
—
=H
2
↑+2OH
—
;(2)③④⑤根据工艺流程图的目标产物逆推可知,锰元素的化合价由+6降为+2,需要加入合适的还原剂,轧钢废酸中Fe
2+
可以将锰泥中的MnO
4
—
还原为Mn
2+
,Fe
2+
被MnO
4
—
氧化为Fe
3+
,调节溶液pH至4时,Fe
3+
完全变为Fe(OH)
3
沉淀,则操作I为过滤,溶液A的主要成分为Mn
2+
、Fe
2+
、Pb
2+
、Ca
2+
、H
+
等,固体A的成分为Fe(OH)
3
;Na
2
S溶液能除去Fe
2+
、Pb
2+
、H
+
等,分别生成FeS、PbS沉淀和H
2
S气体等,则操作II为过滤,溶液B的主要成分为Mn
2+
、Ca
2+
、S
2
—
、Na
+
等;Na
2
S是盐,水解导致其溶液呈碱性,NH
4
HCO
3
在碱性条件下变为NH
4
+
、CO
3
2
—
,由于K
sp
(MnCO
3
)
sp
(CaCO
3
),CO
3
2
—
与Mn
2+
、Ca
2+
混合时优先生成MnCO
3
沉淀,则操作III为过滤,根据离子共存推断,溶液C中主要阳离子为Mn
2+
、Ca
2+
、H
+
、Na
+
、NH
4
+
;⑥依题意,CaCO
3
(s)+Mn
2+
(aq)
MnCO
3
(s)+Ca
2+
(aq),该反应的平衡常数K=
=
=
=500。
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物质的检验和鉴别的基本方法选择及应用
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