1. (2016课标Ⅰ)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,使体系呈中性或弱酸性,K2MnO4发生歧化反应,反应中生成K2MnO4、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 。
③“电解法”和“CO2歧化法”中,K2MnO4的理论利用率之比为 。 (5)高锰酸钾纯度的测定:称取1.0800 g样品,溶解后定容于100 mL容量瓶中,摇匀。取浓度为0.2000 mol〃L?1的H2C2O4标准溶液20.00 mL,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24.48 mL,该样品的纯度为 (列出计算式即可,已知2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O)。 【答案】(1)增大反应物接触面积,加快反应速率,提高原料利用率; (2)2MnO2+4KOH + O2
2K2MnO4+2H2O;
(3)提高氧气的压强,加快反应速率,增加软锰矿转化率; (4)①KHCO3;②MnO42??e?=MnO4?;H2;③3:2;
210020.00?10-3?0.2000???158524.48(5)?100%。 1.0800②“电解法”为现代工艺,即电解K2MnO4水溶液,在电解槽阳极,MnO4失去电子,发生氧化反应,产生MnO4?。阳极的电极反应式是:MnO42??e?=MnO4?;在阴极,溶液中的水电离产生的H+获得电子变为氢气逸出,阴极的电极反应式是:2H2O+2e?=H2↑+2OH?。所以阴极逸出的气体是H2;总反应方程式是:2K2MnO4+2H2O2H2O
2KMnO4+H2↑+2KOH;③根据“电解法”方程式2K2MnO4+
2?
2KMnO4+H2↑+2KOH 可知,K2MnO4完全转化为KMnO4,所以K2MnO4的理论利
用率是100%;而在“CO2歧化法” 3K2MnO4+ 4CO2+2H2O = 2KMnO4+MnO2+4KHCO3;中,反应的K2MnO4中只有2/3反应转化为KMnO4,所以K2MnO4的理论利用率是2/3,故“电解法”和“CO2歧化法”制取KMnO4时K2MnO4的理论利用率之比为1:2/3=3:2;(5)根据离子方程式2MnO4-+5H2C2O4+ 6H+= 2Mn2++10CO2↑+8H2O可知,KMnO4与草酸反应的关系式是:2KMnO4~5H2C2O4。取浓度为0.2000 mol·L?1的H2C2O4标准溶液20.00 mL,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24.48 mL,则配制的溶液的浓度为:
2?20.00?10?3L?0.2000mol/L2?20.00?0.2000c??mol/L。则1.0800 g样品中
5?24.48?10?3L5?24.48含KMnO4的物质的量为:n(KMnO4)=c·V=
2?20.00?0.20005?24.48mol/L?1001000L?25?20.00?10?3?0.2000?10024.48mol,
由于样品的质量是1.0800g,则该样品含有的KMnO4的的纯度为:
210020.00?10-3?0.2000???158524.48ω=?100%。 1.08002. (2016课标Ⅲ)以硅藻土为载体的五氧化二钒(V2O5)是接触法生成硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为: 物质 质量分数/% V2O5 V2O4 K2SO4 SiO2 60~65 Fe2O3 1~2 Al2O3 <1 2.2~2.9 2.8~3.1 22~28 以下是一种废钒催化剂回收工艺路线:
回答下列问题:
(1)“酸浸”时V2O5转化为VO2+,反应的离子方程式为___________,同时V2O4转成VO2+。“废渣1”的主要成分是__________________。
(2)“氧化”中欲使3 mol的VO2+变为VO2+,则需要氧化剂KClO3至少为______mol。 (3)“中和”作用之一是使钒以V4O124?形式存在于溶液中。“废渣2”中含有_______。
(4)“离子交换”和“洗脱”可简单表示为:4ROH+ V4O124?
R4V4O12+4OH?(ROH
为强碱性阴离子交换树脂)。为了提高洗脱效率,淋洗液应该呈_____性(填“酸”、“碱”或“中”)。
(5)“流出液”中阳离子最多的是________。
(6)“沉钒”得到偏钒酸铵(NH4VO3)沉淀,写出“煅烧”中发生反应的化学方