高锰酸钾是强氧化剂，它的用途遍布各个行业。（1）工业上由软锰矿（主要成分为MnO2）

题目内容：

高锰酸钾是强氧化剂，它的用途遍布各个行业。

（1）工业上由软锰矿（主要成分为MnO₂）生产髙锰酸钾分为两个步骤。

①步骤一将软锰矿与过量的固体KOH和空气在高温下反应，生成锰酸钾（K₂MnO₄），该反应的化学方程式是______________。

②步骤二以石墨为阳极，铁为阴极，电解锰酸钾（K₂MnO₄）溶液，在_______（填“阴极区”或“阳极区”）得到高锰酸钾。阴极反应的化学方程式是_______。

（2）某研究小组用工业生产高锰酸钾产生的废渣——猛泥（含K₂MnO₄、MnO₂及Pb、Ca等元素）和乳钢废酸液制取工业级碳酸锰（MnCO₃），其流程如下：

③轧钢废酸中Fe² 的作用是______________。

④操作I、操作II、操作III的名称是_______。

⑤溶液C中除含有Ca² 、Mn² 、H 外，还含有的阳离子是_______。

⑥若固体C中不含CaCO₃，则溶液D中

<_______。

[已知：K_sp(MnCO₃)=1×10^—11，K_sp(CaCO₃)=5×10^—9]

最佳答案：

（16分）（1）① 2MnO₂ 4KOH O₂

2K ₂MnO ₄ 2H ₂O（3分）

②阳极区（2分） 2H₂O 2e^—=H₂↑ 2OH^—（3分）（2H 2e^—= H₂↑也给3分）

（2）③将高价的锰元素还原成Mn² （2分）

④过滤（2分）

⑤ K 、Na 、NH₄ （2分）

⑥ 500（2分）

答案解析：

（1）①根据题意，锰元素的化合价由 4升高为 6，由此推断氧化剂为空气中的氧气，根据化合价升降总数相等、原子守恒推断，该反应式为2MnO₂ 4KOH O₂

2K ₂MnO ₄ 2H ₂O；

②锰元素的化合价由 6升为 7，发生氧化反应，根据电解原理推断，该反应在阳极区发生；电解质溶液中的H 、K 移向阴极，氧化性较强的H 在阴极发生还原反应，即2H 2e^—=H₂↑或2H₂O 2e^—=H₂↑ 2OH^—；

（2）③④⑤根据工艺流程图的目标产物逆推可知，锰元素的化合价由 6降为 2，需要加入合适的还原剂，轧钢废酸中Fe² 可以将锰泥中的MnO₄^—还原为Mn² ，Fe² 被MnO₄^—氧化为Fe³ ，调节溶液pH至4时，Fe³ 完全变为Fe(OH)₃沉淀，则操作I为过滤，溶液A的主要成分为Mn² 、Fe² 、Pb² 、Ca² 、H 等，固体A的成分为Fe(OH)₃；Na₂S溶液能除去Fe² 、Pb² 、H 等，分别生成FeS、PbS沉淀和H₂S气体等，则操作II为过滤，溶液B的主要成分为Mn² 、Ca² 、S^2—、Na 等；Na₂S是盐，水解导致其溶液呈碱性，NH₄HCO₃在碱性条件下变为NH₄ 、CO₃^2—，由于K_sp(MnCO₃)<K_sp(CaCO₃)，CO₃^2—与Mn² 、Ca² 混合时优先生成MnCO₃沉淀，则操作III为过滤，根据离子共存推断，溶液C中主要阳离子为Mn² 、Ca² 、H 、Na 、NH₄ ；

⑥依题意，CaCO₃(s) Mn² (aq)

MnCO ₃(s) Ca ² (aq)，该反应的平衡常数K= = = =500。

考点核心：

配平简介：化学反应方程式严格遵守质量守恒定律，书写化学反应方程式写出反应物和生成物后，往往左右两边各原子数目不相等，不满足质量守恒定律，这就需要通过配平来解决。