KMnO4在實驗室和工業(yè)上均有重要應(yīng)用,其工業(yè)制備的部分工藝如下:
Ⅰ.將軟錳礦(主要成分MnO2)粉碎后,與KOH固體混合,通入空氣充分焙燒,生成暗綠色熔融態(tài)物質(zhì)。
Ⅱ.冷卻,將固體研細,用稀KOH溶液浸取,過濾,得暗綠色溶液。
Ⅲ.向暗綠色溶液中通入CO2,溶液變?yōu)樽霞t色,同時生成黑色固體。
Ⅳ.過濾,將紫紅色溶液蒸發(fā)濃縮,冷卻結(jié)晶,過濾,洗滌,干燥,得KMnO4固體。
資料:K2MnO4為暗綠色固體,在強堿性溶液中穩(wěn)定,在近中性或酸性溶液中易發(fā)生歧化反應(yīng)(Mn的化合價既升高又降低)。
(1)Ⅰ中,粉碎軟錳礦的目的是
增大反應(yīng)物接觸面積,加快反應(yīng)速率
增大反應(yīng)物接觸面積,加快反應(yīng)速率
。
(2)Ⅰ中,生成K2MnO4的化學(xué)方程式是 2MnO
2+4KOH+O
22K
2MnO
4+2H
2O
2MnO
2+4KOH+O
22K
2MnO
4+2H
2O
。
(3)Ⅱ中,浸取時用稀KOH溶液的原因是 保持溶液呈強堿性,防止K2MnO4發(fā)生歧化反應(yīng)
保持溶液呈強堿性,防止K2MnO4發(fā)生歧化反應(yīng)
。
(4)Ⅲ中,CO2和K2MnO4在溶液中反應(yīng)的化學(xué)方程式是 3K2MnO4+2CO2═2KMnO4+MnO2↓+2K2CO3
3K2MnO4+2CO2═2KMnO4+MnO2↓+2K2CO3
。
(5)將K2MnO4溶液采用惰性電極隔膜法電解,也可制得KMnO4.裝置如圖:
①b極是 陰
陰
極(填“陽”或“陰”),D是 較濃的KOH溶液
較濃的KOH溶液
。
②結(jié)合電極反應(yīng)式簡述生成KMnO4的原理:a極:
-e
-═
,部分K
+通過陽離子交換膜進入陰極區(qū),陽極區(qū)生成KMnO
4a極:
-e
-═
,部分K
+通過陽離子交換膜進入陰極區(qū),陽極區(qū)生成KMnO
4 。
③傳統(tǒng)無膜法電解時,錳元素利用率偏低,與之相比,用陽離子交換膜可以提高錳元素的利用率,其原因是 。
(6)用滴定法測定某高錳酸鉀產(chǎn)品的純度,步驟如下:
已知:Na2C2O4+H2SO4═H2C2O4+Na2SO4
5H2C2O4+2+6H+═2Mn2++10CO2↑+8H2O
摩爾質(zhì)量:Na2C2O4 134g?mol-1 KMnO4 158g?mol-1
?。Q取ag產(chǎn)品,配成50mL溶液。
ⅱ.稱取bgNa2C2O4,置于錐形瓶中,加蒸餾水使其溶解,再加入過量的硫酸。
ⅲ.將錐形瓶中溶液加熱到75℃~80℃,恒溫,用ⅰ中所配溶液滴定至終點,消耗溶液V mL(雜質(zhì)不參與反應(yīng))。
產(chǎn)品中KMnO4的質(zhì)量分數(shù)的表達式為 。