Question

（15分）软锰矿的主要成分为MnO₂，工业可用其按如下方法制备高锰酸钾：

a．将软锰矿初选后粉碎，与固体苛性钾混合，加入反应釜中敞口加热至熔融，并保持熔融状态下搅拌25~30 min，冷却得墨绿色熔渣（主要成分为K₂MnO₄）；

b．将熔渣粉碎，加入去离子水溶解，充分搅拌后过滤得墨绿色滤液1；

c．取适量70%硫酸，加入滤液1中，边加边搅拌，直至不再产生棕褐色沉淀，过滤，得紫色滤液2；

d．提纯滤液2即可得高锰酸钾粗品。

根据上述内容回答下列问题：

（1）步骤a中，反应物熔融状态下搅拌的目的是：           ，用化学方程式表示出MnO₂转化为K₂MnO₄的反应原理：                                                    。

（2）粉碎后的软锰矿与苛性钾置于      中进行加热。

A.陶瓷反应釜       B.石英反应釜      C.铁制反应釜

（3）写出步骤c中反应的离子方程式：                                           。

（4）步骤d中由滤液2得到高锰酸钾粗品的主要操作步骤是：                       。

（5）若将母液循环使用，可能造成的问题是：                                     。

（6）早先有文献报道：步骤a中加入KClO₃固体会缩短流程时间以及提高高锰酸钾的产率，但从绿色化学角度考虑后，现在工厂中一般不采用此法，你认为这种方法不符合绿色化学的原因是：       。

Answer

（1）使熔融物充分接触空气（2分）；2MnO2＋4KOH＋O22K2MnO4＋2H2O（2分）

（2）C（2分）

（3）3MnO42－＋4H＋＝2MnO4－＋2H2O＋MnO2↓（2分）

（4）浓缩、结晶、过滤、干燥（3分。答出前三个即给满分，漏答扣1分，错答不给分）

（5）导致K2SO4逐渐积累，结晶时随产品析出，降低高锰酸钾纯度（2分）

（6）以KClO3为氧化剂会使滤渣中含有大量KCl，溶解酸化时，Cl-被氧化会产生大量氯气。（2分）

【解析】

试题分析：a．将软锰矿初选后粉碎，与固体苛性钾混合，加入反应釜中敞口加热至熔融，并保持熔融状态下搅拌25~30 min，冷却得墨绿色熔渣（主要成分为K2MnO4）；

b．将熔渣粉碎，加入去离子水溶解，充分搅拌后过滤得墨绿色滤液1；

c．取适量70%硫酸，加入滤液1中，边加边搅拌，直至不再产生棕褐色沉淀，过滤，得紫色滤液2；

d．提纯滤液2即可得高锰酸钾粗品。

（1）搅拌可以增大反应物的接触面积，加快反应速率，则步骤a中，反应物熔融状态下搅拌的目的是使熔融物充分接触空气。反应中氧化剂是氧气，还原剂是二氧化锰，氧化产物是锰酸钾，则反应的化学方程式为2MnO2＋4KOH＋O22K2MnO4＋2H2O。

（2）陶瓷中含有二氧化硅，石英的主要成分也是二氧化硅。在高温下二氧化锰能与氢氧化钾反应，因此粉碎后的软锰矿与苛性钾置于铁制反应釜中进行加热，答案选C。

（3）在酸性条件下锰酸钾能发生自身的氧化还原反应生成高锰酸钾和二氧化锰，棕褐色沉淀即为二氧化锰，紫色滤液即为高锰酸钾溶液，反应的化学方程式为3MnO42－＋4H＋＝2MnO4－＋2H2O＋MnO2↓。

（4）高锰酸钾能溶于水，则步骤d中由滤液2得到高锰酸钾粗品的主要操作步骤是浓缩、结晶、过滤、干燥。

（5）母液中含有硫酸钾，因此若将母液循环使用会时硫酸钾的浓度升高，因此可能造成的问题是导致K2SO4逐渐积累，结晶时随产品析出，降低高锰酸钾纯度。

（6）如果以KClO3为氧化剂，则会使滤渣中含有大量KCl，溶解酸化时，Cl-被高锰酸钾氧化会产生大量氯气，污染大气，因此这种方法不符合绿色化学。

考点：考查物质制备工艺流程图的有关分析与判断