KMnO
4在實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)上均有重要應(yīng)用,其工業(yè)制備的部分工藝如下:
Ⅰ.將軟錳礦(主要成分MnO
2)粉碎后,與KOH固體混合,通入空氣充分焙燒,生成暗綠色熔融態(tài)物質(zhì)。
Ⅱ.冷卻,將固體研細(xì),用稀KOH溶液浸取,過(guò)濾,得暗綠色溶液。
Ⅲ.向暗綠色溶液中通入CO
2,溶液變?yōu)樽霞t色,同時(shí)生成黑色固體。
Ⅳ.過(guò)濾,將紫紅色溶液蒸發(fā)濃縮,冷卻結(jié)晶,過(guò)濾,洗滌,干燥,得KMnO
4固體。
資料:K
2MnO
4為暗綠色固體,在強(qiáng)堿性溶液中穩(wěn)定,在近中性或酸性溶液中易發(fā)生歧化反應(yīng)(Mn的化合價(jià)既升高又降低)。
(1)Ⅰ中,粉碎軟錳礦的目的是
增大反應(yīng)物接觸面積,加快反應(yīng)速率
增大反應(yīng)物接觸面積,加快反應(yīng)速率
。
(2)Ⅰ中,生成K
2MnO
4的化學(xué)方程式是
2MnO
2+4KOH+O
22K
2MnO
4+2H
2O
2MnO
2+4KOH+O
22K
2MnO
4+2H
2O
。
(3)Ⅱ中,浸取時(shí)用稀KOH溶液的原因是
保持溶液呈強(qiáng)堿性,防止K2MnO4發(fā)生歧化反應(yīng)
保持溶液呈強(qiáng)堿性,防止K2MnO4發(fā)生歧化反應(yīng)
。
(4)Ⅲ中,CO
2和K
2MnO
4在溶液中反應(yīng)的化學(xué)方程式是
3K2MnO4+2CO2═2KMnO4+MnO2↓+2K2CO3
3K2MnO4+2CO2═2KMnO4+MnO2↓+2K2CO3
。
(5)將K
2MnO
4溶液采用惰性電極隔膜法電解,也可制得KMnO
4.裝置如圖:
①b極是
陰
陰
極(填“陽(yáng)”或“陰”),D是
較濃的KOH溶液
較濃的KOH溶液
。
②結(jié)合電極反應(yīng)式簡(jiǎn)述生成KMnO
4的原理:
a極:
-e
-═
,部分K
+通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入陰極區(qū),陽(yáng)極區(qū)生成KMnO
4a極:
-e
-═
,部分K
+通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入陰極區(qū),陽(yáng)極區(qū)生成KMnO
4。
③傳統(tǒng)無(wú)膜法電解時(shí),錳元素利用率偏低,與之相比,用陽(yáng)離子交換膜可以提高錳元素的利用率,其原因是
。
(6)用滴定法測(cè)定某高錳酸鉀產(chǎn)品的純度,步驟如下:
已知:Na
2C
2O
4+H
2SO
4═H
2C
2O
4+Na
2SO
45H
2C
2O
4+2
+6H
+═2Mn
2++10CO
2↑+8H
2O
摩爾質(zhì)量:Na
2C
2O
4 134g?mol
-1 KMnO
4 158g?mol
-1?。Q(chēng)取ag產(chǎn)品,配成50mL溶液。
ⅱ.稱(chēng)取bgNa
2C
2O
4,置于錐形瓶中,加蒸餾水使其溶解,再加入過(guò)量的硫酸。
ⅲ.將錐形瓶中溶液加熱到75℃~80℃,恒溫,用ⅰ中所配溶液滴定至終點(diǎn),消耗溶液V mL(雜質(zhì)不參與反應(yīng))。
產(chǎn)品中KMnO
4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表達(dá)式為
。