Question

化学--选修2：化学与技术
KMnO₄是一种常用的强氧化剂，工业上以软锰矿（主要成分MnO₂）为原料，通过液相法生产．即在反应器中碱性条件下用氧气氧化MnO₂得到K₂MnO₄，分离后得到K₂MnO₄，再在电解槽中用铂板作用阳极，铁作阴极电解K₂MnO₄溶液得到KMnO₄，简略生产过程如下所示：

回答下列问题：
（1）写出反应器中反应的方程式______
（2）生产过程中最好使用含MnO₂80%以上的富矿，因为MnO₂含量较低的贫矿中Al的氧化物含量较高，会导致KOH消耗量偏离，用离子方程式表示KOH消耗偏高的原因______．
（3）写出电解槽中阴极和阳极的电极反应方程式阴极：______阳极：______．
（4）在传统工艺中，得到K₂MnO₄后，向其溶液中避入CO₂制备KMnO₄，配平方程式：K₂MnO₄+CO₂=KMnO₄+MnO₂+K₂CO₃将所得到的KMnO₄配成0.1mol•L^-1 KMnO₄溶液，滴定20.00mL未知浓度的FeCl₂液，消耗KMnO₄溶液30.00mL．滴定达到终点时的现象为：______，则FeCl₂溶液的浓度为______mol/L．

Answer

（1）碱性条件下用氧气氧化MnO2得到K2MnO4，写出相应的方程式．
（2）氧化铝是两性氧化物，氧化铝能和强碱反应生成偏铝酸盐和水．
（3）在电解槽中用铂板作用阳极，铁作阴极电解K2MnO4溶液得到KMnO4，阴极上水得电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，阳极上锰酸根离子失电子反应氧化反应生成高锰酸根离子．
（4）根据高锰酸钾和氯化亚铁反应的生成物判断溶液颜色变化；根据氯化亚铁和高锰酸钾反应的关系式计算氯化亚铁的浓度．
【解析】
（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，反应的离子方程式为2OH-+Al2O3=2AlO2-+H2O，
故答案为：2OH-+Al2O3=2AlO2-+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2MnO42--2e-=2MnO4-，
故答案为：阴极：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阳极：2MnO42--2e-=2MnO4-；
（4）氯化亚铁有还原性，高锰酸钾有强氧化性，所以氯化亚铁能被高锰酸钾氧化成氯化铁，故滴定达到终点时的现象为：溶液从浅绿色变为紫红色并且在30秒内不褪色；
设氯化亚铁溶液的浓度为C．
5Fe2++8H++MnO4-=5Fe3++Mn2++4H2O
5mol        1mol
0.02Cmol    0.003mol
C=0.75mol•L-1
故答案为：溶液从浅绿色变为紫红色并且在30秒内不褪色；0.75．