Question

高锰酸钾(KMnO₄)是一种常用氧化剂，主要用于化工、防腐及制药工业等。以软锰矿(主要成分为MnO₂)为原料生产高锰酸钾的工艺路线如下：

回答下列问题：

(1)原料软锰矿与氢氧化钾按1∶1的比例在“烘炒锅”中混配，混配前应将软锰矿粉碎，其作用是_________________。

(2)“平炉”中发生的化学方程式为_________________，该条件下此反应的△S____0(填大于、小于或等于)。

(3)将K₂MnO₄转化为KMnO₄的生产有两种工艺。

①“CO₂歧化法”是传统工艺，即在K₂MnO₄溶液中通入CO₂气体，使体系呈中性或弱碱性，K₂MnO₄发生歧化反应生成的含锰物质有KMnO₄和MnO₂，该反应的化学方程式为__________________。

②“电解法”为现代工艺，即电解K₂MnO₄水溶液，若用惰性电极，阳离子交换膜电解槽电解时产品纯度高，阴极室中加入电解质溶液溶质的化学式为_______，电解时阳极发生的电极反应为____________，从阳极室的溶液得到产品的实验操作是___________________。与传统工艺比较，现代工艺的优点除产品纯度高外还有_______________。

Answer

增大接触面积，加快反应速率 2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O ∆S>0 3K2MnO4 +4CO2+2H2O=2KMnO4+MnO2+4KHCO3 KOH MnO42- -e- = MnO4- 蒸发浓缩，冷却结晶，过滤 原料利用率大

【解析】(1)原料软锰矿与氢氧化钾按1：1的比例在“烘炒锅”中混配，混配前应将软锰矿粉碎，其作用是增大接触面积加快反应速率，提高原料利用率，故答案为：增大反应物接触面积，加快反应速率；

(2)流程分析可知平炉中发生的反应是氢氧化钾、二氧化锰和氧气加热反应生成锰酸钾和水，反应的化学方程式为：2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O，该反应中气体的物质的量增大，△S＞0，故答案为：2MnO2+4KOH+O2=2K2MnO4+2H2O；＞；

(3) ①在K2MnO4溶液中通入CO2气体，使体系呈中性或弱酸性，K2MnO4发生歧化反应，根据元素守恒以及二氧化碳过量推测反应生成KMnO4，MnO2和KHCO3，反应的方程式为3K2MnO4 +4CO2+2H2O=2KMnO4+MnO2+4KHCO3，故答案为：3K2MnO4 +4CO2+2H2O=2KMnO4+MnO2+4KHCO3；

②“电解法”为现代工艺，即电解K2MnO4水溶液，在电解槽中阳极，MnO42-失去电子，发生氧化反应，产生MnO4-．电极反应式是：MnO42--e-=MnO4-；在阴极，水电离产生的H+获得电子变为氢气逸出，电极反应式是：2H2O+2e-=H2↑+2OH-；所以阴极逸出的气体是H2；总反应方程式是：2K2MnO4+2H2O2KMnO4+2H2↑+2KOH，阳离子交换膜电解槽电解时产品纯度高，阴极室中加入电解质溶液溶质的化学式为KOH；从阳极室的溶液得到产品的实验操作为蒸发浓缩，冷却结晶，过滤；依据电解法方程式2K2MnO4+2H2O 2KMnO4+2H2↑+2KOH，可知K2MnO4的理论利用率是100%，而在二氧化碳歧化法反应中3K2MnO4+2CO2=2KMnO4+MnO2+K2CO3中K2MnO4的理论利用率是，所以二者的理论利用率之比为3：2，因此与传统工艺比较，现代工艺的优点除产品纯度高外还有原料利用率大，故答案为：KOH ； MnO42- -e- = MnO4- ；蒸发浓缩，冷却结晶，过滤；原料利用率大。

点睛：本题考查了物质制备工艺流程的知识．制备方案的过程分析和物质性质的理解应用，特别是电解原理、滴定实验的熟练掌握和计算应用，掌握基础是解题关键。