Question

高锰酸钾可用于生活消毒，是中学化学常见的氧化剂。工业上,用软锰矿( 主要成分MnO₂)制高锰酸钾的流程如下(部分条件和产物省略):

请回答下列问题：

（1）在“水浸”过程中，提高K₂MnO₄浸出率(浸出的K₂MnO₄质量与“熔块”质量之比)的措施有_______( 至少写出两点)。

（2）“熔融”过程中发生反应的化学方程式为___________。

（3）CO₂ 与K₂MnO₄反应的离子方程式为___________。

（4）“电解”过程中使用的是惰性电极，则:

①阳极反应的方程式为__________。

②阴极附近溶液的pH将__________。(填“增大”“减小” 或“ 不变”)。

（5）在上述过程中产生的Mn²⁺会对环境造成污染。工业上，通过调节pH使废水中的Mn²⁺形成Mn(OH)₂ 沉淀。当pH=10时，溶液中的c(Mn²⁺)=______(已知:Ksp[Mn(OH)₂]=2.0×10^-13。相关数据均在常温下测定)。

Answer

将“熔块”粉碎、加热、搅拌等； 2MnO2+O2+4KOH2K2MnO4+2H2O 3MnO42-+2CO2=2MnO4-+MnO2↓+2CO32- MnO42--e-=MnO4- 增大 2.0×10-5mol/L

【解析】（1）在“水浸”过程中，提高K2MnO4浸出率，实际就类似初中学习的如何加速溶解，所以答案是搅拌，加热，粉碎等方法。

（2）熔融中在氢氧化钾存在下用空气中的氧气将MnO2氧化为锰酸钾，生成物中一定有水，根据化合价升降相等和原子个数守恒配平，即得到：2MnO2+O2+4KOH2K2MnO4 + 2H2O。

（3）从图中看出向锰酸钾溶液中通入二氧化碳气体，得到高锰酸钾、二氧化锰和碳酸钾，根据化合价升降相等和原子个数守恒配平，即得到：3MnO42-+2CO2=2MnO4-+ MnO2↓ + 2CO32-。

（4）①电解锰酸钾溶液的目的是得到高锰酸钾，所以阳极的反应一定是锰酸根离子失电子得到高锰酸根离子，反应为：MnO42--e-=MnO4-。

②电解的阴极应该是水电离的氢离子得电子转化为氢气，所以水电离的氢氧根离子会剩余在溶液中，且浓度逐渐增大，所以阴极附近溶液的pH将增大。

（5）当pH=10时，溶液中的c(H+)=1×10-10mol/L，c(OH-)=1×10-4mol/L，所以当pH=10时，溶液中的c(Mn2+)=。