Question

锰及其化合物间的转化如下图。

请回答下列问题： 

（1）反应①发生的主要化学反应的方程式为：___________。反应③发生的主要化学反应的方程式为：___________。 

（2）粗KMnO₄晶体中含有少量的K₂CO₃，检验其中的少量CO₃^2-用______试剂；为了得到纯的KMnO₄晶体，操作Ⅲ的名称为___________。

（3）测定高锰酸钾样品纯度采用硫酸锰滴定：向高锰酸钾溶液中滴加硫酸锰溶液，产生黑色沉淀。当高锰酸钾溶液由紫红色刚好褪色且半分钟不恢复，表明达到滴定终点。写出该反应的离子方程式：___________ 。 

（4）已知：常温下，Ksp[Mn(OH)₂]=2.4×10^-13。工业上，调节pH可以沉淀废水中Mn²⁺，当pH=10时，溶液中c（Mn²⁺）= ___________________。  

(5)如图，用Fe、C作电极电解含MnO₄^-的污水，使之转化为沉淀除去。A电极是_____（填“Fe”或“C”），污水中MnO₄^-转化为沉淀除去的离子方程式为___________。

Answer

2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O 3 Mn3O4+8Al 4Al2O3+9 Mn 可溶性的钙盐或钡盐均可 重结晶 2MnO4－＋3Mn2＋＋2H2O=5MnO2↓＋4H＋ 2.4×10-5mol/L Fe 5Fe2＋+MnO4－+9OH－+4H2O =5Fe(OH)3↓+Mn(OH)2↓

【解析】本题考查化学工艺流程，（1）反应①投入物质是MnO2、KOH和氧气，生成物质是K2MnO4，反应式为MnO2＋O2＋KOH→K2MnO4＋H2O，利用化合价升降法进行配平，即反应方程式2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O ；反应③利用铝的强还原性，把Mn置换出来，反应方程式为3Mn3O4+8Al4Al2O3+9Mn ；（2）除去CO32－一般用Ca2＋或Ba2＋，因此加入可溶性的钙盐或钡盐；得到纯的高锰酸钾，需要进行重结晶；（3）黑色沉淀是MnO2，因此有MnO4－＋Mn2＋→MnO2↓，根据化合价的升降法进行配平得到：2MnO4－＋3Mn2＋→5MnO2↓，遵循电荷守恒和原子守恒，即反应物中有H2O生成，生成物H＋，即离子反应方程式为2MnO4－＋3Mn2＋＋2H2O=5MnO2↓＋4H＋；（4）根据溶度积，c(Mn2＋)=Ksp[Mn(OH)2]/c2(OH－)=2.4×10－13/(10－4)2 mol·L－1=2.4×10－5 mol·L－1；（5）利用铁转化成Fe2＋，MnO4－把Fe2＋氧化，达到除去MnO4－的目的，根据电解原理，A是阳极，其材料是Fe，阳极反应Fe－2e－=Fe2＋，阴极反应式为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，反应方程式为5Fe2＋+MnO4－+9OH－+4H2O =5Fe(OH)3↓+Mn(OH)2↓。