Question

高锰酸钾消毒片主要成分为KMnO₄，可外用消炎杀菌。用某软锰矿(主要成分是MnO₂，还含有A1₂O₃、SiO₂等杂质)制备KMnO₄的流程图如下：

已知：K₂MnO₄固体和溶液均为墨绿色，溶液呈碱性且能发生可逆的歧化反应。

(1)“操作I”中玻璃棒的作用是____________。“操作Ⅱ”时，当__________时，停止加热，自然冷却，抽滤后即可获得紫黑色KMnO₄晶体。

(2)向“浸取液”中通入CO₂，调节其pH，经“过滤”得滤渣I，滤渣I的成分为__________。

(3)“熔融煅烧”时，MnO₂参与反应的化学方程式为_________________________。

(4)“歧化”时，加入冰醋酸的目的是___________________________(用必要的离子方程式和文字解释)。

(5)“歧化”时，下列酸可以用来代替冰醋酸的是___________(填字母)。

a．浓盐酸        b．亚硫酸        c．稀硫酸        d．氢碘酸

(6)制取过程中，若pH调节不合理易生成Mn²⁺。在废水处理领域中常用H₂S将Mn²⁺转化为MnS除去，向含0.05mol·L^-1Mn²⁺废水中通入一定量H₂S气体，调节溶液的pH=a，当HS^-浓度为1.0×10^-4mol·L^-1时，Mn²⁺开始沉淀，则a=__________。[已知：H₂S的K_a1=1.3×10^-7 K_a2=5.0×10^-15；K_sp(MnS)=2.5×10^-14]

Answer

引流 表面出现晶膜 Al(OH)3和H2SiO3 2MnO2＋4KOH＋O22K2MnO4＋2H2O 调节溶液pH，使3MnO42－＋2H2O 2MnO4－＋MnO2↓＋4OH－平衡向右移动，促进KMnO4的生成，提高KMnO4的产率 c 6

【解析】

软锰矿（主要成分为MnO2，还含有Al2O3、SiO2等杂质）与KOH在空气中熔融煅烧，主要的反应为：2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O，Al2O3、SiO2得到KAlO2和K2SiO3，冷却浸取，向浸取液中通入CO2调节其pH，KAlO2和K2SiO3转化为Al（OH）3和H2SiO3，过滤，滤渣I主要为Al（OH）3和H2SiO3，墨绿色溶液主要含有K2MnO4，加入冰醋酸歧化，促进平衡3MnO42＋+2H2O2MnO4－+MnO2↓+4OH－右移，过滤，滤渣II为MnO2，滤液为高锰酸钾溶液，结晶得到产品。

（1）操作I为过滤，玻璃棒起到引流作用，操作Ⅱ为结晶操作，“结晶”时，当表面出现晶膜时，停止加热，自然冷却，抽滤后即可获得紫黑色KMnO4晶体，

故答案为：引流；表面出现晶膜；

（2）通入CO2调节其pH，KAlO2和K2SiO3转化为Al（OH）3和H2SiO3，过滤，滤渣I主要为Al（OH）3和H2SiO3，

故答案为：Al（OH）3和H2SiO3；

（3）“熔融煅烧”时，MnO2参与反应的化学方程式为，被氧化生成高锰酸钾，方程式为2MnO2+4KOH+O2 2K2MnO4+2H2O，

故答案为：2MnO2+4KOH+O2 2K2MnO4+2H2O；

（4）“歧化”时，加入冰醋酸的目的是调节溶液pH，使3MnO42－+2H2O2MnO4－+MnO2↓+4OH－平衡向右移动，促进KMnO4的生成，提高KMnO4的产率，

故答案为：调节溶液pH，使3MnO42－+2H2O2MnO4－+MnO2↓+4OH－平衡向右移动，促进KMnO4的生成，提高KMnO4的产率；

（5）KMnO4具有强氧化性，不能用还原性酸，盐酸、亚硫酸以及氢碘酸均具有还原性，可以用稀硫酸替代醋酸，故答案为：c；

（6）向含Mn2＋为0.005mol·L-1的废水中通入一定量的H2S气体，调节溶液的pH=a，当HS－浓度为1.0×10-4 mol·L-1时，Mn2＋开始沉淀，则c（Mn2＋）c（S2－）=c（Mn2＋）× =Ksp（MnS），即0.005× =2.5×10-15，解得c（H＋）=1.0×10-6mol·L-1，即pH=6，

故答案为：6。