KMnO4是常用的强氧化剂，工业上以软锰矿（主要成分MnO2）为原料，通过液相法生产，即在碱性条件下用氧气氧化MnO2得到K2MnO4，分离后得到K2MnO4，再用惰性材料为电极电解K2MnO4溶液得到KMnO4，

Question

KMnO₄是常用的强氧化剂，工业上以软锰矿（主要成分MnO₂）为原料，通过液相法生产，即在碱性条件下用氧气氧化MnO₂得到K₂MnO₄，分离后得到K₂MnO₄，再用惰性材料为电极电解K₂MnO₄溶液得到KMnO₄，简略生产过程如下：

（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”），其中Al的氧化物和KOH溶液反应的化学方程式为： ___．
（3）电解槽中阳极的电极反应方程式为： ___；
（4）在传统工艺中得到K₂MnO₄后，向其中通入CO₂制备KMnO₄，化学反应方程式为：3K₂MnO₄+2CO₂═2KMnO₄+MnO₂+2K₂CO₃  根据上述反应，从Mn元素的角度考虑KMnO₄的产率最高为 ___．与该传统工艺相比，电解法的优势是 ___．
（5）测定高锰酸钾样品纯度的方法是：向高锰酸钾溶液中滴加硫酸锰溶液产生黑色沉淀，反应的离子方程式 ___．
（6）已知常温下K_SP（Mn（OH）₂）=2.0×10^-23，工业上调节PH沉淀废水中的Mn²⁺，当pH=10时，c（Mn²⁺）= ___ mol/L．

Answer 1

（1）二氧化锰和氢氧化钾、氧气发生生成锰酸钾和水，反应的化学方程式为4KOH+2MnO₂+O₂=2K₂MnO₄+2H₂O，
故答案为：4KOH+2MnO₂+O₂=2K₂MnO₄+2H₂O；
（2）氧化铝是两性氧化物，既能与强酸反应也能与强碱反应，所以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+Al₂O₃=2KAlO₂+H₂O，所以会导致KOH消耗量偏高；故答案为：偏高；2KOH+Al₂O₃=2KAlO₂+H₂O；
（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2H₂O+2e^-=H₂↑+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2MnO₄^2--2e^-=2MnO₄^-，故答案为：2MnO₄^2--2e^-=2MnO₄^-；
（4）由化学反应方程式为：3K₂MnO₄+2CO₂═2KMnO₄+MnO₂+2K₂CO₃分析得出，3份锰参加反应生成2份KMnO₄，所以KMnO₄的产率最高为(2)/(3)×100%=66.7%；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：66.7%；产率更高、KOH循环利用；
（5）向高锰酸钾溶液中滴加硫酸锰溶液产生黑色沉淀，根据氧化还原反应化合价由升必有降，则黑色物质为二氧化锰，所以反应的离子方程式3Mn²⁺+2MnO₄^-+2H₂O=5MnO₂↓+4H⁺；故答案为：3Mn²⁺+2MnO₄^-+2H₂O=5MnO₂↓+4H⁺；
（6）已知常温下K_SP（Mn（OH）₂）=c（Mn²⁺）×c（OH^-）²）=2.0×10^-23，又pH=10，所以c（OH^-）=10^-4mol/L，所以c（Mn²⁺）=(2.0×10-23)/((10-4)2)=2×10^-15mol/L；故答案为：2×10^-15；