高锰*钾()是一种常用氧化剂,主要用于化工、防腐及制*工业等。以软锰矿(主要成分为MnO2)为原料生产高锰*钾...
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高锰*钾()是一种常用氧化剂,主要用于化工、防腐及制*工业等。以软锰矿(主要成分为MnO2)为原料生产高锰*钾的工艺路线如下:
回答下列问题:
(1)原料软锰矿与*氧化钾按1∶1的比例在“烘炒锅”中混配,混配前应将软锰矿粉碎,其作用是_______________________。
(2)“平炉”中发生的化学方程式为______________________。
(3)“平炉”中需要加压,其目的是______________________。
(4)将K2MnO4转化为KMnO4的生产有两种工艺。
①“歧化法”是传统工艺,即在K2MnO4溶液中通入CO2气体,使体系呈中*或弱碱*,K2MnO4发生歧化反应,反应中生成K2MnO4,MnO2和____________(写化学式)。
②“电解法”为现代工艺,即电解K2MnO4水溶液,电解槽中阳极发生的电极反应为___________________,*极逸出的气体是______________。
③“电解法”和“歧化法”中,K2MnO4的理论利用率之比为______________。
(5)高锰*钾纯度的测定:称取1.0800 g样品,溶解后定容于100 mL容量瓶中,摇匀。取浓度为0.2000 mol·L−1的H2C2O4标准溶液20.00 mL,加入稀硫**化,用KMnO4溶液平行滴定三次,平均消耗的体积为24.48 mL,该样品的纯度为___________________
(列出计算式即可,已知2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O)。
【回答】
扩大接触面积,加快化学反应速率 2MnO2+O2+4KOH2K2MnO4+2H2O 增大反应物的浓度,可使化学反应速率加快,同时使反应物的转化率增大 K2CO3 MnO42--e-=MnO4- H2 3:2 95.62%
【详解】
(1) MnO2的状态是固体,对于有固体参加的化学反应,可通过增大其反应接触面积的方法提高反应速率,故要将其粉碎成细小的颗粒;
(2) 根据流程图可知,在“平炉”中MnO2、KOH、O2在加热时反应产生K2MnO4,结合质量守恒定律可知,另外一种物质是H2O,则发生的化学方程式为2MnO2+O2+4KOH2K2MnO4+2H2O ;
(3)由于上述反应中氧气是气体,在“平炉”中加压,就可以使反应物氧气的浓度增大,根据外界条件对化学反应速率的影响,增大反应物的浓度,可以使化学反应速率加快;任何反应都具有一定的可逆*,增大压强,可以使化学平衡向气体体积减小的正反应方向移动,故可以提高原料的转化率;
(4) ①在K2MnO4溶液中通入CO2气体,使体系呈中*或弱碱*,K2MnO4发生歧化反应,反应中生成KMnO4,MnO2,根据质量守恒定律可知,另外一种生成物是K2CO3,根据氧化还原反应中的电子守恒及反应的原子守恒,可得该反应的化学方程式是:3K2MnO4+ 2CO2= 2KMnO4+MnO2+K2CO3;②“电解法”为现代工艺,即电解K2MnO4水溶液,在电解槽中阳极,MnO42-失去电子,发生氧化反应,产生MnO4-。电极反应式是:MnO42--e-=MnO4-;在*极,水电离产生的H+获得电子变为*气逸出,电极反应式是:2H2O+2e-=H2↑+2OH-。所以*极逸出的气体是H2;总反应方程式是:2K2MnO4+2H2O2KMnO4+2H2↑+2KOH;③根据“电解法”方程式2K2MnO4+ 2H2O2KMnO4+2H2↑+2KOH 可知K2MnO4的理论利用率是100%;而在“CO2歧化法” 3K2MnO4+2CO2 = 2KMnO4+MnO2+K2CO3中,K2MnO4的理论利用率是2/3,所以二者的理论利用率之比为3:2;
(5)根据离子方程式2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O可知KMnO4与草*反应的关系式是:2 KMnO4~5H2C2O4。配制的溶液的浓度为:。则1.0800g样品中含KMnO4的物质的量为:n=KMnO4的质量为:m=" 0.006536mol" × 158g/mol =1.03269g。故其纯度为:×100%=95.62%。
知识点:影响化学反应速率的因素
题型:综合题
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