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反应生成黑色固体、KMnO₄等，反应的化学反应方程式为___．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）用高锰酸钾测定某草酸结晶水合物的纯度：称量草酸晶体样品0.250g溶于水，用0.0500mol•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15.00mL，则该草酸晶体的纯度为___．（已知该草酸结晶水合物H₂C₂O₄•2H₂O的式量为126）

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+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，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；
（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^-，即MnO₄^2--e^-=MnO₄^-，
故答案为：MnO₄^2--e^-=MnO₄^-；
（4）反应物为K₂MnO₄、CO₂、生成黑色固体MnO₂、KMnO₄，所以方程式为：3K₂MnO₄+2CO₂═2KMnO₄+MnO₂+2K₂CO₃，由化学反应方程式：3K₂MnO₄+2CO₂═2KMnO₄+MnO₂+2K₂CO₃分析得出，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：3K₂MnO₄+2CO₂═2KMnO₄+MnO₂+2K₂CO₃；66.7%；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        0.05mol/L×15.0×10^-3L     
解得n（H₂C₂O₄•2H₂O）=1.875×10^-3mol
则m（H₂C₂O₄•2H₂O）=1.875×10^-3mol×126g/mol=0.236g，所以成品的纯度ω=(0.236g)/(0.25g)×100%=94.5%，
故答案为：94.5%．