Question

外循环三相反应器连续制备高锰酸钾新技术是目前高锰酸钾工业发展的主要方向。该法以软锰矿（主要成分为MnO₂）为原料生产高锰酸钾。该工艺路线制备高锰酸钾如下：

已知：一些化合物溶解度(单位：g)随温度的变化如表

物质 温度℃	KMnO4	KCl	K2CO3
20	6.4	34.0	52.5
90	45.2	56.7	60.9

回答下列问题：

（1）原料软锰矿与氢氧化钾按一定的比例在“进料”时加热熔融后再和氧气进行“反应”，“进料”前应将软锰矿粉碎，其作用是____。

（2）“反应”中发生反应的化学方程式为____。

（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，即向溶液中通入CO₂气体，使体系呈中性或弱碱性。

K₂MnO₄发生歧化反应时，能否用盐酸代替CO₂____（请填写“能”或“不能”）。待锰酸钾全部歧化后，静置一段时间后过滤。从滤液中得到高锰酸钾晶体的操作是：____。

②“电解法”为现代工艺，即电解K₂MnO₄水溶液，电解槽中阳极发生的电极反应为____，电解产物____可以循环利用。

③“CO₂歧化法”和“电解法”相比较，K₂MnO₄的理论利用率之比为____。

Answer

增大反应物接触面积，加快反应速率，提高原料利用率 2MnO2+O2+4KOH2K2MnO4+2H2O 不能 蒸发浓缩，冷却结晶，过滤(抽滤) MnO42－-e－=MnO4－ KOH 2：3

【解析】

(1)为了增大反应物接触面积，加快化学反应速率可以在“进料”前应将软锰矿粉碎；

(2)结合流程图可知，MnO2、O2、KOH在加热的条件下反应生成K2MnO4和H2O；

(3)酸性高锰酸钾溶液具有强的氧化性，可以把盐酸中的氯离子氧化为氯气，故盐酸不能代替CO2；电解K2MnO4水溶液，制取KMnO4，阳极发生氧化反应，由MnO42－转化为MnO4－，根据“CO2歧化法”和“电解法”的化学方程式，确定K2MnO4的理论利用率之比。

(1)“进料”前应将软锰矿粉碎，其作用是增大反应物接触面积，加快反应速率，提高原料利用率；

(2)结合流程图可知，MnO2、O2、KOH在加热的条件下反应生成K2MnO4和H2O，其反应方程式为2MnO2+O2+4KOH2K2MnO4+2H2O；

(3)①在酸性条件下K2MnO4发生歧化反应生成KMnO4，KMnO4具有强氧化性，可以把氧化为Cl2，MnO4-被还原为Mn2+，故盐酸不能代替CO2；从滤液中得到高锰酸钾晶体的操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；

②电解时阳极发生氧化反应，电解槽中阳极发生的电极反应为MnO42－-e－=MnO4－，阴极发生还原反应，阴极电极反应式为2H2O+2e-=2H2↑+2OH-，电解的总方程式为2K2MnO4+2H2OKMnO4+2H2↑+2KOH，故电解产物KOH可以循环利用；

③依据电解法方程式2K2MnO4+2H2O2KMnO4+2H2↑+2KOH，可知K2MnO4的理论产率为100%，而在二氧化碳歧化反应中3K2MnO4+2CO2=2KMnO4+MnO2+K2CO3，K2MnO4的理论产率为，所以二者的理论利用率之比为3：2 。