Question

KMnO₄在生产、生活中用途广泛。工业上，通常以软锰矿(主要成分是MnO₂)与KOH的混合物在铁坩埚中混合均匀，小火加热至熔融，可得到K₂MnO₄，再用镍片(不参与反应) 作阳极，铁片作阴极，电解K₂MnO₄溶液即可制备KMnO₄。上述过程用流程图表示如下:

（1） 制备K₂MnO₄用铁坩埚不用瓷坩埚的原因是_______，电极室阳离子的迁移方向是_____(填“左侧向右侧迁移”或“右侧向左侧迁移”)，阳极室电极反应式为_________，熔融池中的化学方程式为___________。

（2）如下流程也可以制备KMnO₄,调节pH用CO₂不用HCl的原因是_________，当pH为10～11时，停止通入CO₂，原因是_______。(己知:①20℃时，溶解度：K₂CO₃ 111g；KHCO₃33.7g；KMnO₄6.3g②温度高于120℃时KMnO₄会发生分解反应)

（3）控制烘干温度不能过高的主要原因是_____________。

（4）制得KMnO₄的同时会有副产物MnO₂生成。副产物MnO₂与锂在锂离子有机高聚物中构成原电池。每消耗87gMnO₂转移1mole^-,则反应后Mn元素的化合价为_______。

Answer

瓷坩埚含有二氧化硅， 能与碱反应 左侧向右侧迁移 MnO42-―e－＝MnO4－ 2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O Cl－具有还原性，可将 KMnO4 和 K2MnO4 还原 二氧化碳和碳酸钾反应生成碳酸氢钾， 碳酸氢钾溶解度不高， 会和高锰酸钾一起析出， 产品纯度降低 温度过高， KMnO4 会受热分解 +3

【解析】试题分析：（1）二氧化硅能与碱反应生成硅酸盐；电解池中阳离子移向阴极；阳极室MnO42-失电子发生氧化反应生成MnO4－；铁坩埚中MnO2、KOH、O2反应生成2K2MnO4和H2O；（2）Cl－具有还原性，KMnO4具有氧化性；KHCO3的溶解度小于K2CO3，防止生成KHCO3沉淀；（3）温度高于120℃时KMnO4会发生分解反应 ；（4）MnO2与锂构成的电池中，锂作负极、MnO2作正极。

解析：瓷坩埚含有二氧化硅， 能与碱反应生成硅酸盐，所以MnO2与KOH的混合制备K2MnO4不能用瓷坩埚；电解池中阳离子移向阴极，右侧是阴极室，所以阳离子移向右侧；阳极室MnO42-失电子发生氧化反应生成MnO4－，所以阳极反应为MnO42-―e－＝MnO4－；铁坩埚中MnO2、KOH、O2反应生成2K2MnO4和H2O，反应方程式是2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O；（2）Cl－具有还原性，可将 KMnO4 和 K2MnO4还原，所以调节pH用CO2不用HCl；二氧化碳和碳酸钾反应生成碳酸氢钾， 碳酸氢钾溶解度小， 会和高锰酸钾一起析出， 产品纯度降低，所以当pH为10～11时，停止通入CO2；（3）温度高于120℃时KMnO4会发生分解反应，所以控制烘干温度不能过高；（4）MnO2与锂构成的电池中， MnO2作正极得电子发生还原反应，化合价降低，每消耗87gMnO2转移1mole-，化合价降低1，所以反应后Mn元素的化合价为+3。