Question

高錳酸鉀是強氧化劑，它的用途遍布各個行業(yè)．
（1）工業(yè)上由軟錳礦（主要成分為Mn0₂）生產髙錳酸鉀分為兩個步驟_：
①步驟一將軟錳礦與過量的固體KOH和空氣在高溫下反應，生成錳酸鉀（K₂Mn0₄），該反應的化學方程式是

 

②步驟二以石墨為陽極，鐵為陰極，電解錳酸鉀（K₂Mn0₄）溶液，在

 

 （填“陰極區(qū)”或“陽極區(qū)”）得到高錳酸鉀．陰極反應的化學方程式是

 

．
（2）某研究小組用工業(yè)生產高錳酸鉀產生的廢渣--猛泥（含K₂Mn0₄、Mn0₂及Pb、Ca等元素）和乳鋼廢酸液制取工業(yè)級碳酸錳（MnCO₃），其流程如下：

③軋鋼廢酸中Fe²⁺的作用是

 

．
④操作I、操作Ⅱ、操作Ⅲ的名稱是

 

．
⑤溶液C中除含有Ca²⁺、Mn²⁺、H⁺外，還含有的陽離子是

 

⑥若固體C中不含CaCO₃，則溶液D中

c(Ca2+)

c(Mn2+)

＜

 

．
（已知：K_sp（MnCO₃）=1×10^-11K_sp（CaCO₃）=5×10^-9）

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用,電解原理

專題：電化學專題,元素及其化合物

分析：（1）①將軟錳礦與過量的固體KOH和空氣在高溫下反應，生成錳酸鉀（K₂Mn0₄），結合原子守恒配平書寫化學方程式；
②電解錳酸鉀（K₂Mn0₄）溶液，得到高錳酸鉀，結合錳元素化合價變化+6價變化為+7價，失電子發(fā)生氧化還原反應，陰極上是溶液中氫離子得到電子生成氫氣；
（2）猛泥（含K₂Mn0₄、Mn0₂及Pb、Ca等元素）和軋鋼廢酸液制取工業(yè)級碳酸錳（MnCO₃），錳泥和軋鋼廢液浸泡，其中軋鋼廢酸中Fe²⁺的作用是還原K₂Mn0₄、Mn0₂為錳離子，加入適量氫氧化鈉調節(jié)溶液PH=4，過濾得到溶液A和固體A，溶液A中加入硫化鈉溶液反應得到固體B為PbS沉淀，濾液B加入碳酸氫銨溶液過濾得到固體C碳酸錳；
③亞鐵離子具有還原性還原錳元素為錳離子；
④分析流程操作ⅠⅡⅢ都是分離固體和液體的操作，用 過濾操作分離；
⑤溶液C中除含有Ca²⁺、Mn²⁺、H⁺外，還含有的陽離子是K⁺、Na⁺、NH₄⁺；
⑥依據碳酸鈣和碳酸錳共存，結合溶度積常數計算分析；

解答： 解：（1）①將軟錳礦與過量的固體KOH和空氣在高溫下反應，生成錳酸鉀（K₂Mn0₄），結合原子守恒配平書寫化學方程式為：2MnO₂+4KOH+O₂

高溫  .

2K₂MnO₄+2H₂O；
故答案為：2MnO₂+4KOH+O₂

高溫  .

2K₂MnO₄+2H₂O；
②電解錳酸鉀（K₂Mn0₄）溶液，得到高錳酸鉀，結合錳元素化合價變化+6價變化為+7價，失電子發(fā)生氧化還原反應，所以在陽極區(qū)發(fā)生反應；陰極上是溶液中氫離子得到電子生成氫氣，電極反應為：2H⁺+2e^-=H₂↑；
故答案為：陽極區(qū)，2H⁺+2e^-=H₂↑；
（2）猛泥（含K₂Mn0₄、Mn0₂及Pb、Ca等元素）和軋鋼廢酸液制取工業(yè)級碳酸錳（MnCO₃），錳泥和軋鋼廢液浸泡，其中軋鋼廢酸中Fe²⁺的作用是還原K₂Mn0₄、Mn0₂為錳離子，加入適量氫氧化鈉調節(jié)溶液PH=4，過濾得到溶液A和固體A，溶液A中加入硫化鈉溶液反應得到固體B為PbS沉淀，濾液B加入碳酸氫銨溶液過濾得到固體C碳酸錳；
③軋鋼廢酸中Fe²⁺的作用是，亞鐵離子具有還原性，還原錳元素為錳離子；
故答案為：將高價的錳元素還原成Mn²⁺；
④分析流程操作ⅠⅡⅢ都是分離固體和液體的操作，用過濾操作分離；
故答案為：過濾；
⑤依據流程和加入的試劑分析判斷，溶液C中除含有Ca²⁺、Mn²⁺、H⁺外，還含有的陽離子是K⁺、Na⁺、NH₄⁺；
故答案為：K⁺、Na⁺、NH₄⁺；
⑥依據碳酸鈣和碳酸錳共存，結合溶度積常數計計算，則溶液D中

c(Ca2+)

c(Mn2+)

=

Ksp(CaCO3)

Ksp(MgCO3)

=

5×10-9

1×10-11

=500，若固體C中不含CaCO₃，則溶液D中

c(Ca2+)

c(Mn2+)

＜500；
故答案為：500；

點評：本題考查了流程分析，實驗基本操作方法，電解原理 分析判斷，溶度積常數計算應用，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．