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_____________．

（3）“平炉”中需要加压，其目的是_____________．

（4）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，反应中生成KMnO₄，MnO₂和_____________（写化学式）．

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_____________，阴极逸出的气体是_____________．与传统工艺比较，现代工艺的有点除了产品纯度高外还有_____________

（5）高锰酸钾纯度的测定：称取1.0800g样品，溶解后定容于100mL容量瓶中，摇匀．取浓度为0.2000mol•L^-1的H₂C₂O₄标准溶液20.00mL，加入稀硫酸酸化，用KMnO₄溶液平行滴定三次，平均消耗的体积为24.48mL，该样品的纯度为_____________（列出计算式即可，已知2+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O）．

Answer

增大反应物接触面积，加快反应速率，提高原料利用率 2MnO2+4KOH+O2=2K2MnO4+2H2O 提高氧气的压强，加快反应速率，增加软锰矿转化率 KHCO3 -e-= H2 K2MnO4的利用率高 95.62%

【解析】

软锰矿、氢氧化钾按的比例在“烘炒锅”中混配，混配前应将软锰矿粉碎，提高反应速率，加热通入预热的空气，在“平炉”中发生反应为：，生成物质水浸沉降析出晶体得到锰酸钾，CO2歧化法”是传统工艺，即在K2MnO4溶液中通入CO2气体，使体系呈中性或弱酸性，K2MnO4发生歧化反应，反应中生成KMnO4，MnO2和KHCO3，“电解法”为现代工艺，即电解K2MnO4水溶液，在电解槽中阳极，锰酸根离子失去电子，发生氧化反应，产生高锰酸根，以此解答；

(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，其作用是增大反应物接触面积，加快反应速率，提高原料利用率；
(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+O2=2K2MnO4+2H2O；
(3)“平炉”中反应时有氧气参与，提高氧气的压强，加快反应速率，增加软锰矿转化率；
(4)①CO2歧化法是传统工艺，即在K2MnO4溶液中通入CO2气体，使体系呈中性或弱酸性，K2MnO4发生歧化反应，反应中生成KMnO4，MnO2和KHCO3，故另一产物为KHCO3；

②“电解法”为现代工艺，即电解K2MnO4水溶液，在电解槽中阳极，则锰酸根离子失去电子，发生氧化反应，产生高锰酸根离子，电极反应式是：-e-=；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；

③依据电极反应知，电解法方程式为：，可知K2MnO4的理论利用率是100%；

(5)依据离子方程式2+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O可知，KMnO4与草酸反应的定量关系式是，1.0800g样品中含有KMnO4的物质的量，1.0800g样品中含有KMnO4的质量m=0.006536mol×158g/mol=1.03269g，纯度为： 。