工业上以软锰矿（主要成分MnO2）为原料，通过液相法生产KMnO4．即在碱性条件下用氧气氧化MnO2得到K2MnO4，分离后得到的K2MnO4，再用惰性材料为电极电解K2MnO4溶液得到KMnO4，其生产工艺简略如

Question

工业上以软锰矿（主要成分MnO₂）为原料，通过液相法生产KMnO₄．即在碱性条件下用氧气氧化MnO₂得到K₂MnO₄，分离后得到的K₂MnO₄，再用惰性材料为电极电解K₂MnO₄溶液得到KMnO₄，其生产工艺简略如下：

（1）反应器中反应的化学方程式为___．
（2）生产过程中最好使用含MnO₂80%以上的富矿，因为MnO₂含量最低的贫矿中Al、Si的氧化物含量较高，会导致KOH消耗量___ （填“偏高”或“偏低”）．
（3）电解槽中总的离子反应方程式为___．
（4）在传统工艺中得到K₂MnO₄后，向其中通入适量CO₂反应生成黑色固体、KMnO₄等，反应的化学反应方程式为___．
上述反应中氧化剂与还原剂的质量比为___．与该传统工艺相比，电解法的优势是___．
（5）用高锰酸钾测定草酸结晶水合物的纯度：称草酸晶体样品0.500g溶于水配制成100ml溶液，取出20.00ml用0.0200mol•L^-1的酸性KMnO₄溶液滴定（杂质不反应），至溶液呈浅粉红色且半分钟内不褪去，消耗KMnO₄溶液14.80mL，则该草酸晶体的纯度为___．（结果保留3位有效数字）（已知该草酸结晶水合物H₂C₂O₄•2H₂O的相对分子质量为126）<sub>2422424244


22

2424</sub>

^-1₄₄₂₂₄₂

Answer 1

（1）二氧化锰和氢氧化钾、氧气发生反应，生成锰酸钾和水，Mn（+4→+6），O（0→-2），反应的化学方程式为4KOH+2MnO₂2+O₂2=2K₂2MnO₄4+2H₂2O，
故答案为：4KOH+2MnO₂2+O₂2=2K₂2MnO₄4+2H₂2O；
（2）氧化铝是两性氧化物，既能与强酸反应也能与强碱反应，氧化铝和强碱反应生成偏铝酸盐和水，反应的化学方程式为2KOH+Al₂2O₃3=2KAlO₂2+H₂2O，所以会导致KOH消耗量偏高，
故答案为：偏高；
（3）电解锰酸钾溶液时，阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子，电极反应为2H₂2O+2e^--=H₂2↑+2OH^--，阳极上锰酸根离子失电子生成高锰酸根离子，电极反应式为2MnO₄4^2-2--2e^--=2MnO₄4^--，即MnO₄4^2-2--e^--=MnO₄4^--，则电极总反应为：2MnO₄4^2-2-+2H₂2O(电解.)/()2MnO₄^-+2OH^-+H₂↑，
故答案为：2MnO₄^2-+2H₂O(电解.)/()2MnO₄^-+2OH^-+H₂↑；
（4）反应物为K₂MnO₄、CO₂、生成黑色固体MnO₂、KMnO₄，所以的化学方程式为：3K₂MnO₄+2CO₂═2KMnO₄+MnO₂+2K₂CO₃；
由化学反应方程式：3K₂MnO₄+2CO₂═2KMnO₄+MnO₂+2K₂CO₃分析得出，3molK₂MnO₄参加反应生成2molKMnO₄、1molMnO₂，即3mol高锰酸钾参与反应有1mol作氧化剂、2mol作还原剂，则反应中氧化剂与还原剂的质量比为1：2；
与该传统工艺相比，电解法阳极都生成KMnO₄，产率更高，所以优势是产率更高、KOH循环利用；
故答案为：3K₂MnO₄+2CO₂═2KMnO₄+MnO₂+2K₂CO₃；1：2；产率更高、KOH循环利用；
（5）在测定过程中，高锰酸钾为氧化剂，草酸为还原剂，反应的离子方程式为：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O，根据方程式可得关系式：
5H₂C₂O₄•2H₂O～2KMnO₄
5               2
n       0.02mol/L×14.8×10^-3L×(100mL)/(20mL)     
解得：n（H₂C₂O₄•2H₂O）=3.7×10^-3mol
则m（H₂C₂O₄•2H₂O）=3.7×10^-3mol×126g/mol=0.4662g，
所以成品的纯度为：(0.4662g)/(0.500g)×100%=93.2%，
故答案为：93.2%． (电解.)/()

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.   2MnO₄4^--+2OH^--+H₂2↑，
故答案为：2MnO₄4^2-2-+2H₂2O(电解.)/()2MnO₄^-+2OH^-+H₂↑；
（4）反应物为K₂MnO₄、CO₂、生成黑色固体MnO₂、KMnO₄，所以的化学方程式为：3K₂MnO₄+2CO₂═2KMnO₄+MnO₂+2K₂CO₃；
由化学反应方程式：3K₂MnO₄+2CO₂═2KMnO₄+MnO₂+2K₂CO₃分析得出，3molK₂MnO₄参加反应生成2molKMnO₄、1molMnO₂，即3mol高锰酸钾参与反应有1mol作氧化剂、2mol作还原剂，则反应中氧化剂与还原剂的质量比为1：2；
与该传统工艺相比，电解法阳极都生成KMnO₄，产率更高，所以优势是产率更高、KOH循环利用；
故答案为：3K₂MnO₄+2CO₂═2KMnO₄+MnO₂+2K₂CO₃；1：2；产率更高、KOH循环利用；
（5）在测定过程中，高锰酸钾为氧化剂，草酸为还原剂，反应的离子方程式为：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O，根据方程式可得关系式：
5H₂C₂O₄•2H₂O～2KMnO₄
5               2
n       0.02mol/L×14.8×10^-3L×(100mL)/(20mL)     
解得：n（H₂C₂O₄•2H₂O）=3.7×10^-3mol
则m（H₂C₂O₄•2H₂O）=3.7×10^-3mol×126g/mol=0.4662g，
所以成品的纯度为：(0.4662g)/(0.500g)×100%=93.2%，
故答案为：93.2%． (电解.)/()

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.   2MnO₄4^--+2OH^--+H₂2↑；
（4）反应物为K₂2MnO₄4、CO₂2、生成黑色固体MnO₂2、KMnO₄4，所以的化学方程式为：3K₂2MnO₄4+2CO₂2═2KMnO₄4+MnO₂2+2K₂2CO₃3；
由化学反应方程式：3K₂2MnO₄4+2CO₂2═2KMnO₄4+MnO₂2+2K₂2CO₃3分析得出，3molK₂2MnO₄4参加反应生成2molKMnO₄4、1molMnO₂2，即3mol高锰酸钾参与反应有1mol作氧化剂、2mol作还原剂，则反应中氧化剂与还原剂的质量比为1：2；
与该传统工艺相比，电解法阳极都生成KMnO₄4，产率更高，所以优势是产率更高、KOH循环利用；
故答案为：3K₂2MnO₄4+2CO₂2═2KMnO₄4+MnO₂2+2K₂2CO₃3；1：2；产率更高、KOH循环利用；
（5）在测定过程中，高锰酸钾为氧化剂，草酸为还原剂，反应的离子方程式为：5H₂2C₂2O₄4+2MnO₄4^--+6H⁺+=10CO₂2↑+2Mn²⁺2++8H₂2O，根据方程式可得关系式：
5H₂2C₂2O₄4•2H₂2O～2KMnO₄4
5               2
n       0.02mol/L×14.8×10^-3-3L×(100mL)/(20mL)     
解得：n（H₂C₂O₄•2H₂O）=3.7×10^-3mol
则m（H₂C₂O₄•2H₂O）=3.7×10^-3mol×126g/mol=0.4662g，
所以成品的纯度为：(0.4662g)/(0.500g)×100%=93.2%，
故答案为：93.2%． (100mL)/(20mL)100mL20mL100mL100mL100mL20mL20mL20mL     
解得：n（H₂2C₂2O₄4•2H₂2O）=3.7×10^-3-3mol
则m（H₂2C₂2O₄4•2H₂2O）=3.7×10^-3-3mol×126g/mol=0.4662g，
所以成品的纯度为：(0.4662g)/(0.500g)×100%=93.2%，
故答案为：93.2%． (0.4662g)/(0.500g)0.4662g0.500g0.4662g0.4662g0.4662g0.500g0.500g0.500g×100%=93.2%，
故答案为：93.2%．