Question

【題目】工業上以某種軟錳礦(主要成分MnO2，還有Fe2O3，Fe2O3，SiO2等)作脫硫劑，同又制得KMnO4過程如下：

已知：Ksp[Fe(OH)3]=4×10-38，Ksp[Al(OH)3]=1×10-33。回答下列問題：

(1)濾渣A的成分是______，其中的化學鍵的類型是______，穩定性：SiH4 ______H2S (填“>”、“<”)。

(2)析出沉淀B時，首先析出的物質是______。試簡述如何分離中的沉淀物______。

(3)濾液C中加入KMnO4時發生反應的離子方程式是__________。

(4)上述過程的第④、⑤、⑥步如下圖所示，其中第⑥步用鎳片作陽極(鎳不參與反應)，鐵板為陰極，電解溶液可制備。

①寫出熔融池中的化學方程式___________。

②則E的化學式為_________，陽極的電極反應式為__________。

③陽離子遷移方向是__________。

Answer 1

【答案】SiO2 共價鍵 < Fe(OH)3 向含有Fe(OH)3和Al(OH)3固體混合物中加入NaOH至沉淀不再溶解為止，過濾、洗滌、干燥，得到純凈的Fe(OH)3；然后向濾液中通入足量的CO2氣體，產生Al(OH)3沉淀，然后過濾、洗滌、干燥，得到純凈的Al(OH)3 3Mn2++2MnO4-+2H2O=5MnO2↓+4H+ 3MnO2+KClO3+6KOH=3K2MnO4+KCl+3H2O H2 MnO42--e-=MnO4- K+由陽極交換膜左側向右側遷移

【解析】

向軟錳礦(主要成分MnO2，還有Fe2O3、Al2O3、SiO2等)通入含有SO2的尾氣，同時加入稀硫酸：MnO2+SO2=Mn2++SO42-、Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、Al2O3+6H+=2Al3++3H2O，SiO2不溶，過濾，濾渣A為SiO2，濾液中含有的金屬離子為：Mn2+、Fe3+、Al3+，加入MnCO3調節溶液的pH，促進Fe3+、Al3+水解以沉淀形式除去，沉淀B為Fe(OH)3和Al(OH)3，濾液C主要含有Mn2+，加入KMnO4時發生價態歸中反應：3Mn2++2MnO4-+2H2O=5MnO2↓+4H+，過濾得到MnO2，與KClO3和KOH熔融反應：3MnO2+KClO3+6KOH=3K2MnO4+KCl+3H2O，得到K2MnO4，加水溶解得到溶液，電解K2MnO4溶液得到產品KMnO4，據此分析作答。

(1)軟錳礦中SiO2不溶于酸，過濾，濾渣A為SiO2；SiO2是共價化合物，Si、O原子間通過共價鍵結合；元素的非金屬性越強，其相應的氫化物的穩定性就越強，由于元素的非金屬性Si<S，所以氫化物的穩定性：SiH4<H2S；

(2)在濾液中含有Mn2+、Fe3+、Al3+，加入MnCO3調節溶液的pH，促進Fe3+、Al3+水解以沉淀形式除去，沉淀B為Fe(OH)3和Al(OH)3，由于溶度積常數Fe(OH)3< Al(OH)3，Fe(OH)3的溶解度更小，所以首先析出的沉淀是Fe(OH)3沉淀；向Fe(OH)3、Al(OH)3固體混合物中加入足量的NaOH溶液，Al(OH)3發生反應，形成NaAlO2溶液，將Fe(OH)3沉淀過濾，洗滌，干燥得純凈的Fe(OH)3；然后向濾液在通入足量CO2氣體，發生反應：NaAlO2+CO2+2H2O=NaHCO3+ Al(OH)3↓，將沉淀過濾、洗滌、干燥得純凈的Al(OH)3；

(3)濾液C主要含有Mn2+，加入KMnO4時發生價態歸中反應，根據電子守恒、電荷守恒、原子守恒，可得反應的離子方程式：3Mn2++2MnO4-+2H2O=5MnO2↓+4H+；

(4)①通過流程可知步驟④中反應為MnO2與KClO3和KOH熔融生成K2MnO4的反應，MnO2被氧化成K2MnO4，則KClO3被還原成KCl，方程式為：3MnO2+KClO3+6KOH=3K2MnO4+KCl+3H2O；

②電解K2MnO4溶液，在陽極為K2MnO4失去電子發生氧化反應，電極反應式為MnO42--e-=MnO4-，說明KMnO4在陽極生成，在陰極附近的溶液中含有H+、K+，由于放電能力H+>K+，所以溶液中的H+獲得電子變為H2逸出，所以物質E是H2，H+不斷放電，陰極產生的物質G是KOH；

③電解池中陽離子向陰極移動，溶液中的陽離子K+會由陽離子交換膜的左側向右側遷移。