Question

（16分）MnO₂與過量固體KOH和KClO₃在高溫下反應，生成錳酸鉀（K₂MnO₄）和KCl，K₂MnO₄溶液經酸化后轉化為MnO₂和KMnO₄。一種MnO₂制備KMnO₄的方法如下：

（1）寫出“溶化氧化”的化學反應方程式：                       ；
（2）從溶液②中得到KMnO₄粗晶體的方法是                       ；
（3）上述流程中可以循環使用的物質是                       ；
（4）理論上（若不考慮制備過程中的損失與物質循環）1mol MnO₂可制的   mol KMnO₄；
（5）已知293K時醋酸鉀的溶解度為217g，硫酸鉀的溶解度為11.1g，請解釋酸化過程中采用醋酸而不采用鹽酸或硫酸的原因：
①不采用鹽酸的原因：                                  ；
②不采用硫酸的原因：                                  。
（6）采用上述流程制備KMnO₄產率并不高，為提高產率，還可以采用以下兩種方法：
①在K₂MnO₄溶液中通入氯氣，寫出該反應的離子方程式                      ；
②電解K₂MnO₄溶液，電解的總反應離子方程式為                。

Answer 1

（1）6KOH + KClO₃ + 3MnO₂ 3K₂MnO₄ + KCl + 3H₂O （3分）
（2）蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾 （2分）
（3）MnO₂ （2分）
（4）2/3 （2分）
（5）①鹽酸具有還原性，高錳酸鉀具有強氧化性，會產生氯氣 （1分）
②硫酸鉀溶解度降低，在蒸發濃縮過程中容易析出而造成產品高錳酸鉀純度下降（1分）
（6）2MnO₄^2- + Cl₂ = 2MnO₄^- + 2Cl^-（2分）
2MnO₄^2- + 2H₂O = 2MnO₄^- + 2OH^- + H₂↑（3分）

解析試題分析（1）第一步從流程中找到反應物和部分生成物，再根據電荷守恒配平相應變價的元素，最后用電荷守恒進一步配平即可
（2）關鍵在于審題“溶液②中得到KMnO₄粗晶體”
（3）可循環物質為可以從“加進去”和“析出來”的物質進行考濾
（4）根據6KOH + KClO₃ + 3MnO₂ = 3K₂MnO₄ + KCl + 3H₂O
和 3MnO₄^2- + 4H+ = 2MnO₄^- + MnO₂ ↓+ 2H₂O
建立關系式：3MnO₂～ 3MnO₄^2-～ 2MnO₄^-
根據系數進行計算即可
（5）①由制氯氣的方法鹽酸與高錳酸鉀反應可知
②由給出的溶解度“硫酸鉀的溶解度為11.1g”可知
（6）①由題意可知，錳酸鉀要轉化為高錳酸鉀要被氧化，而氯氣則充當氧化性
②錳酸鉀要轉化為高錳酸鉀，則錳酸根要在陽極放電，根據錳酸鉀溶液的離子成份，類似于電解飽和食鹽水。
考點：氧化還原反應及有關計算；分離和擔純的方法；電化學中電解池的電極反應式的書寫。