Question

高錳酸鉀是深紫色的針狀晶體，是常用的氧化劑之一．
Ⅰ．實(shí)驗(yàn)室可用軟錳礦（主要成分是 MnO₂）為原料制備高錳酸鉀，基本過(guò)程如下：
（l）將軟錳礦與 KOH 的混合物放入鐵增禍內(nèi)，混合均勻，小火加熱，并用鐵棒攪拌，使混合物熔融，即可得綠色的KMnO₄．反應(yīng)的化學(xué)方程式為2MnO₂+4KOH+O₂═2K₂MnO₄+2H₂O．實(shí)驗(yàn)中，不能將鐵棒改為玻璃棒，理由是

 

．
（2）將 K₂MnO₄溶于水，通入CO₂氣體發(fā)生反應(yīng)可制得 KMnO₄，同時(shí)產(chǎn)生了黑色沉淀．該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
Ⅱ．鑒于Ⅰ中原料的利用率較低，通常使用如下流程，用鎳片做陽(yáng)極，鐵板為陰極，電解K₂MnO₄溶液來(lái)制備KMnO₄．

據(jù)圖回答以下問(wèn)題：
（3）B的化學(xué)式為

 

．
（4）陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為

 

．
（5）從合理利用能源的角度，該制備流程可作相應(yīng)改進(jìn)，你的改進(jìn)措施是

 

．

Answer 1

分析：Ⅰ、（1）玻璃棒的成分中有二氧化硅，二氧化硅能和氫氧化鉀反應(yīng)；
（2）黑色沉淀為MnO₂；
Ⅱ、（3）電解錳酸鉀溶液時(shí)，陰極上水得電子生成氫氣和氫氧根離子，電極反應(yīng)為2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-，所以B氣體為H₂；
（4）在電解槽中用鉑板作用陽(yáng)極，鐵作陰極電解K₂MnO₄溶液得到KMnO₄，陰極上水得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣和氫氧根離子，陽(yáng)極上錳酸根離子失電子反應(yīng)氧化反應(yīng)生成高錳酸根離子；
（5）流程中為合理利用能源，可以利用氫氣做燃料提供熱能；

解答：解：Ⅰ、（1）二氧化硅能和氫氧化鉀反應(yīng)，反應(yīng)方程式為：2KOH+SiO₂═K₂SiO₃+H₂O，
故答案為：高溫下KOH會(huì)腐蝕玻璃并帶進(jìn)硅酸鹽等雜質(zhì)；
（2）將K₂MnO₄溶于水，通入CO₂氣體發(fā)生反應(yīng)可制得KMnO₄，同時(shí)產(chǎn)生了黑色沉淀，根據(jù)信息，錳的化合價(jià)從+6價(jià)，升高為+7，根據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律，必有元素化合價(jià)降低，從反應(yīng)物的性質(zhì)知，只有錳自身的氧化還原，即化合價(jià)降低，降為相鄰的價(jià)態(tài)+4價(jià)，符合題目中的黑色沉淀信息特征，該反應(yīng)為3K₂MnO₄+2CO₂═2KMnO₄+MnO₂↓+2K₂CO₃，
故答案為：3K₂MnO₄+2CO₂═2KMnO₄+MnO₂↓+2K₂CO₃；
Ⅱ、（3）電解錳酸鉀溶液時(shí)，陰極上水得電子生成氫氣和氫氧根離子，電極反應(yīng)為2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-，所以B氣體為H₂，
故答案為：H₂；
（4）電解錳酸鉀溶液時(shí)，陰極上水得電子生成氫氣和氫氧根離子，電極反應(yīng)為2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-，陽(yáng)極上錳酸根離子失電子生成高錳酸根離子，電極反應(yīng)式為2MnO₄^2--2e^-═2MnO₄^-，
故答案為：2MnO₄^2--2e^-═2MnO₄^-；
（5）從合理利用能源的角度，該制備流程可作相應(yīng)改進(jìn)，將電解池陰極產(chǎn)生的氫氣作為燃料為熔融軟錳礦、氫氧化鉀提供熱源，
故答案為：將電解池陰極產(chǎn)生的氫氣作為燃料為熔融軟錳礦、氫氧化鉀提供熱源．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了反應(yīng)流程的分析判斷，題干信息的利用，電解池的原理分析，電極反應(yīng)書(shū)寫，掌握理論實(shí)質(zhì)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．