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高锰酸钾(KMnO4)是常用的氧化剂,工业上以软锰矿(主要成分是MnO2)为,原...

高锰酸钾(KMnO4)是常用的氧化剂,工业上以软锰矿(主要成分是MnO2)为,原料制备高锰酸钾晶体。中间产物为锰酸钾(K2MnO4)下图1是实验室模拟制备的操作流程:

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相关资料:

①物质溶解度

物质

KMnO4

K2CO3

KHCO3

K2SO4

CH3COOK

20℃溶解度

6.4

111

33.7

11.1

217

②锰酸钾[K2MnO4]外观性状:墨绿色结晶.其水溶液呈深绿色,这是锰酸根(MnO42-)的特征颜色.

化学性质:在强碱性溶液中稳定,在酸性、中性和弱碱性环境下,MnO42-会发生歧化反应.

试回答下列问题:

(1)煅烧软锰矿和KOH固体时,不采用石英坩埚而选用铁坩埚的理由是______________;实验中用  铁坩埚煅烧暴露在空气中的固体混合物发生反应的化学方程式为______________。

(2)实验时,若CO2过量会生成KHCO3,导致得到的KMnO4产品的纯度降低.请写出实验中通入适量CO2时体系中可能发生反应离子方程式______________;其中氧化还原反应中氧化剂和还原剂的质量比为________。

(3)由于CO2的通人量很难控制,因此对上述实验方案进行了改进,即把实验中通CO2改为加其他的酸.从理论上分析,选用下列酸中_______,得到的产品纯度更高.

A.醋酸             B.浓盐酸             C.稀硫酸

(4)工业上一般采用惰性电极电解锰酸钾溶液制取高锰酸钾,试写出该电解反应的化学方程式______________;传统工艺采用无膜电解法由于副反应发生,Mn元素利用率和电流效率都会偏低.有同学联想到离子交换膜法电解饱和食盐水提出改进方法:可用阳离子交换膜分隔两极区进行电解(如图2).图中A口加入的溶液最好为_________;使用阳离子交换膜可以提高Mn元素利用率的原因为______________。

 

(1)高温下强碱会和瓷坩埚中的二氧化硅反应腐蚀坩埚 2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O (2) 3MnO42-+2CO2═2MnO4-+MnO2↓+2CO32-,2OH-+CO2═CO32-+H2O 1:2 (3) A (4) 2K2MnO4+2H2O2KMnO4+H2↑+2KOH KOH溶液 阳离子交换膜防止锰酸根进入阴极区被还原 【解析】 试题分析:(1)瓷坩埚中的二氧化硅和强碱反应,坩埚被腐蚀,加热软锰矿和KOH固体时,不采用瓷坩埚而选用铁坩埚;用铁坩埚煅烧暴露在空气中的固体混合物加热条件下,二氧化锰、氢氧化钾和氧气反应生成锰酸钾和水,反应方程式为:2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O;(2)工艺流程可知,CO2使MnO42-发生歧化反应,生成MnO4-和MnO2,根据元素守恒可知,会生成K2CO3,若通入CO2太多,会生KHCO3,滤液中含有KHCO3、KMnO4,在加热浓缩时,会有KHCO3晶体和KMnO4晶体一起析出,实验中通入适量CO2时体系中可能发生反应离子方程式为:3MnO42-+2CO2═2MnO4-+MnO2↓+2CO32-,2OH-+CO2═CO32-+H2O,其中氧化还原反应中氧化剂和还原剂都是高锰酸钾,所以氧化剂和还原剂的质量比即为反应的物质的量之比为1:2;(3)因为盐酸具有还原性,易被高锰酸钾氧化,醋酸钾的溶解度比硫酸钾大的多,蒸发浓缩时基本上都会留在母液中,硫酸加入生成的硫酸钾溶解度小,会随KMnO4一起结晶析出得到的高锰酸钾中含有杂质;(4)惰性电极电解锰酸钾溶液制取高锰酸钾,锰酸根离子在阳极失电子生成高锰酸根离子,溶液中氢离子在阴极得到电子生成氢气,溶液中氢氧根离子浓度增大生成碱,电解反应的化学方程式为:2K2MnO4+2H2O2KMnO4+H2↑+2KOH,阳离子交换膜分隔两极区进行电解锰酸钾溶液制取高锰酸钾,阳离子移向方向可知左边电极为阳极,右边冒气泡的电极为阴极,为维持电解质溶液电荷守恒,A处最好加入氢氧化钾溶液,使用阳离子交换膜可以提高Mn元素利用率是因为阳离子交换膜防止锰酸根进入阴极区被还原。 【考点定位】考查常见氧化剂与还原剂、氧化还原反应、化学计算。 【名师点晴】本题解题关键是对工艺流程的理解、阅读题目获取信息的能力;具体流程分析:以软锰矿(主要成分是MnO2)为原料制备高锰酸钾晶体,软锰矿固体和KOH固体混合在铁坩埚中煅烧,得到墨绿色熔块,为锰酸钾,冷却后溶于水其水溶液呈深绿色,这是锰酸根(MnO42-)在碱溶液中的特征颜色,边加热边通入适量二氧化碳气体,调节溶液PH趁热过滤得到二氧化锰固体和高锰酸钾溶液,冷却结晶得到高锰酸钾晶体;据此分析可解题。  
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相关试题推荐

铅及其化合物在工业生产生活中都具有非常广泛的用途。

(1)瓦纽科夫法熔炼铅,其相关反应的热化学方程式如下:

2PbS(s)+3O2(g)=2PbO(s)+2SO2(g)↑H=a kJ/mol

PbS(s)+2PbO(s)=3Pb(s)+SO2(g)↑H=b kJ•mol-1

PbS(s)+PbSO4(s)=2Pb(s)+2SO2(g)↑H=c kJ•mol-1

反应3PbS(s)+6O2(g)=3PbSO4(s)△H=_____________kJ•mol-1(用含a,b,c的代数式表示)。

(2)还原法炼铅,包含反应PbO(s)+CO(g)满分5 manfen5.comPb(s)+CO2(g)   △H,该反应的平衡常数的对数值与温度的关系如下表

温度

300

727

1227

lgK

6.17

2.87

1.24

①该还原反应的△H____0(选填:“>”“<”“=”)。

②当lgK=1且起始时只通入CO(PbO足量),达平衡时,混合气体中CO的体积分数为_______。

(3)引爆导弹、核武器的工作电源通常Ca/PbSO4热电池,其装置如图所示,该电池正极的电极反应式为_______。

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(4)PbI2:可用于人工降雨.取一定量的PbI2固体,用蒸馏水配制成t℃饱和溶液,准确移取25.00mLPbI2饱和溶液分次加入阳离子交换树脂RH+(发生:2RH++PbI2=R2Pb+2H++2I-),用250ml洁净的锥形瓶接收流出液,最后用蒸馏水淋洗树脂至流出液呈中性,将洗涤液一并盛放到锥形瓶中(如图).加入酚酞指示剂,用0.0025mol•L-1NaOH溶液滴定,当达到滴定终点时,用去氢氧化钠溶液20.00mL.可计算出t℃时PbI2 Ksp为_______。

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(5)铅易造成环境污染,水溶液中的铅存在形态主要有6种,它们与pH关系如图1所示,含铅废水用活性炭进行处理,铅的去除率与pH关系如图2所示.

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①常温下,pH=6→7时,铅形态间转化的离子方程式为____________________。

②用活性炭处理,铅的去除率较高时,铅主要应该处于________(填铅的一种形态的化学式)形态.

 

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硫代硫酸钠(Na2S2O3·5H2O)俗名“大苏打”,又称为“海波”,可用于照相业作定影剂,也可用于纸浆漂白作脱氯剂等。它易溶于水,难溶于乙醇,加热、遇酸均易分解.工业上常用亚硫酸钠法、硫化碱法等制备.某实验室模拟工业硫化碱法制取硫代硫酸钠,其反应装置及所需试剂如图1:

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实验具体操作步骤为:

①开启分液漏斗,使硫酸慢慢滴下,适当调节分液的滴速,使反应产生的SO2气体较均匀地

通入Na2S和Na2CO3的混合溶液中,同时开启电动搅拌器搅动,水浴加热,微沸.

②直至析出的浑浊不再消失,并控制溶液的pH接近7时,停止通入SO2气体.

③趁热过滤,将滤液加热浓缩,冷却析出Na2S2O3•5H2O.

④再经过滤、洗涤、干燥,得到所需的产品.

(1)写出仪器A的名称_____________,步骤④中洗涤时,为了减少产物的损失用的试剂可以是

___________;

(2)为了保证硫代硫酸钠的产量,实验中不能让溶液pH<7,请用离子方程式解释原因___________;

(3)写出三颈烧瓶B中制取Na2S2O3反应的总化学反应方程式___________;

(4)最后得到的产品中可能含有Na2SO4杂质.请设计实验检测产品中是否存在Na2SO4,简要说明实验操作,现象和结论___________;

(5)测定产品纯度 准确称取1.00g产品,用适量蒸馏水溶解,以淀粉作指示剂,用0.1000mol•L-1碘的标准溶液滴定.反应原理为2S2O32-+I2═S4O62-+2I-.滴定起始和终点的液面位置如图2:则消耗碘的标准溶液体积为___________ mL,产品的纯度为___________。

 

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常温下,相同pH的氢氧化钠溶液和醋酸钠溶液加水稀释,平衡时pH随溶液体积变化的曲线如图所示,则下列叙述不正确的是(   

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A.b、c两点溶液的导电能力不相同

B.a、b、c三点溶液中水的电离程度a>c>b

C.c点溶液中:C(H+)+C(CH3COOH)=C(OH-)

D.用相同浓度的盐酸分别与等体积的b、c处溶液反应,消耗盐酸体积Vb=Vc

 

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在一个恒容绝热的密闭容器中,发生可逆反应:M(?)+2N(g)满分5 manfen5.comP(g)+Q(g)  △H>0,已知M的状态未知,则下列描述一定达到平衡的标志是(   

①当物质M、N、P的体积分数比为 1:1:1时

②混合气体的密度不变时

③体系的温度不变时

④反应速率2v (N)=v (Q)

⑤体系的压强不变时

⑥气体的平均相对分子质量不变时

A.①③④         B.③⑤⑥            C.②③⑥         D.③④⑤

 

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下列实验装置能达到相关实验目的的是(   

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A.图1可用于分离收集CO和CO2

B.图2可用于从食盐水中提取NaCl晶体

C.图3用于收集NO

D.图4用于氢氧化铁胶体和硫酸钠溶液的分离

 

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