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STUDYCHEMISTRY
INSUMMER
在年炎热的夏天，新的项目化学习活动如期而至——高考试题专项研究。
CHEMISTRY
高锰酸钾工业流程题
在征稿启事发布之后，我利用了这个假期来完成本次的假期实践作业。
本次的假期实践作业我选择的是Mn及其化合物来进行研究。
为了保证研究数据真实、准确、有效，我随机的选择了市面上几本套卷，并在其中挑选有关Mn及其化合物的工业流程题，下面是我的研究成果分享。
“四步法”
第一步：精选同类试题
第二步：总结工业流程
第三步：文献查找——研究工艺流程的细节和关键
第四步：在研究过程中着重对比试题的设问方式、研究试题可能的考查角度
第一步
精选同类题
01
工业上用菱锰矿(MnCO3)[含FeCO3、SiO2、Cu2(OH)2CO3等杂质]为原料制取KMnO4。其流程示意图如下：
金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表：
回答下列问题：
（1）写出滤渣1的一种工业用途：_________________________________。
实验室模拟该流程过程中，洗涤滤渣1的具体操作方法为_____________________________。
（2）试剂a最好选用________(填选项字母)。
A．氯水B．高锰酸钾
C．次氯酸钠D．浓盐酸
（3）试剂b可选用______(填选项字母)。
A．氨水B．稀硫酸C．碳酸锰
D．Mn(OH)2E．NaOH
（4）试剂c为MnS，写出滤液2中加入MnS后发生反应的离子方程式：________________________。
（5）用惰性电极电解硫酸锰和硫酸钾混合溶液的方法可以制取高锰酸钾，写出电解时的阳极反应式：__________________。工业上用硫酸溶解碳酸锰，而不用盐酸溶解，其原因是_______________。
（6）下表是几种弱酸的电离平衡常数：
则其酸根结合质子能力最强的是_____。
02
软锰矿是一种常见的锰矿物，其主要成分是MnO2，还含有Al2O3、Fe2O3、SiO2杂质。高锰酸钾具有强氧化性，在实验室中和工业上常用作氧化剂。以软锰矿为原料先制得锰酸钾，再使其在酸性条件下发生歧化反应而制得高锰酸钾的工艺流程如图所示。
溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：
回答下列问题：
（1）“还原”中加稀硫酸的两个作用分别是________、_________。
（2）“滤渣2”的成分是_______。利用上表格数据，计算Mn(OH)2的Ksp=___________（列出计算式）。
（3）“熔融”时生成锰酸钾的化学方程式为_________________。
（4）“歧化”时氧化剂与还原剂的物质的量之比为_________________。
（5）操作1为蒸发浓缩、冷却结晶、减压过滤，“减压过滤”（装置如图所示）的目的是__________。
（6）由锰酸钾制备高锰酸钾除了有歧化法，还有电解法：以锰酸钾为电解液，镍板为阳极，铁板为阴极。
①写出生成高锰酸钾的电极反应式：_____________。
②由电解法制备高锰酸钾时可循环利用的物质是_______（填化学式）。
03
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___________。
“平炉”中发生的化学方程式为_____________。
“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________（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.g样品，溶解后定容于mL容量瓶中，摇匀．取浓度为0.mol?L-1的H2C2O4标准溶液20.00mL，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24.48mL，该样品的纯度为_____________（列出计算式即可，已知2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O）．
04
工业上用软锰矿(主要成分为MnO2)制备高锰酸钾的工艺流程如图所示：
（1）高锰酸钾的氧化性强弱与溶液的酸碱性有关，在酸性条件下其氧化性较强。下列酸能用于酸化高锰酸钾溶液的是____________(填序号)。
A．盐酸B．稀硫酸
C．硝酸D．氢硫酸
（2）操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的名称分别是______________、_______________、_______________。
（3）软锰矿与过量固体KOH和KClO3在熔融状态下反应时的氧化剂是__________(填化学式)。反应后加水溶解得到的滤液中主要含有KCl和K2MnO4，则滤液酸化时发生反应的离子方程式为______________。
（4）已知KMnO4能与热的经硫酸酸化的Na2C2O4反应生成Mn2＋和CO2。取上述制得的KMnO4产品0．33g，恰好与0．67gNa2C2O4完全反应，则KMnO4的纯度为___________________％。
第二步
总结工业流程
第一题
第二题
第三题
第四题
从上述的工业流程图中，我们可以总结
第三步
文献查找——研究工艺流程的细节和关键
1
?高锰酸钾（Potassiumpermanganate）（化学式：KMnO?），强氧化剂，紫红色晶体，可溶于水，遇乙醇即被还原。
?在化学品生产中，广泛用作为氧化剂，例如用作制糖精，维生素C、异烟肼及安息香酸的氧化剂；在医药上用作防腐剂、消*剂、除臭剂及解*剂；在水质净化及废水处理中，作水处理剂，以氧化硫化氢、酚、铁、锰和有机、无机等多种污染物，控制臭味和脱色；在气体净化中，可除去痕量硫、砷、磷、硅烷、硼烷及硫化物；在采矿冶金方面，用于从铜中分离钼，从锌和镉中除杂，以及化合物浮选的氧化剂；还用于作特殊织物、蜡、油脂及树脂的漂白剂，防*面具的吸附剂，木材及铜的着色剂等。
2
?锰酸钾（化学式：K2MnO4），可溶于氢氧化钾溶液或水，水溶液呈绿色，只在强碱性溶液中稳定，pH值降低则发生歧化。
?主要用于油脂、纤维、皮革的漂白，以及消*、照相材料和氧化剂等。外观性状：墨绿色结晶。其水溶液呈深绿色，这是锰酸根（MnO42-）的特征颜色。
那么利用锰酸钾的性质，在部分工业流程中就会利用锰酸钾的歧化反应来生成高锰酸钾：
在酸性、中性和弱碱性环境下，MnO42-会发生歧化反应，生成MnO4-和MnO2：
（酸性条件）
（中性、弱碱性条件）
除此之外，在一部分工业流程中也用到了电解锰酸钾来生成高锰酸钾：
阳极:2MnO42-—2e-=2MnO4-阴极:2H2O十2e-=2OH-十H2↑总反应:2K2MnO4+2H2O=2KMnO4+2KOH+H2↑
第四步
在研究过程中着重对比试题的设问方式
,研究试题可能的考查角度
在对以上题目进行分析中，我们会发现，当题目中提到原料是某种矿物时，假如所给的矿物中只有所需的原料，题目就会相对的简单一些；反之，当题目中出现所给的矿物含有杂质的话，题目就会相对麻烦一些，而且在矿物中出现的杂质大部分是Al2O3，Fe2O3，SiO2等杂质。
就像前面所提到的第二题
这里就像我刚才所说，矿物中含有Al2O3，Fe2O3，SiO2，那么我们首先就要用酸来将物质溶解，而这时你就会发现一个神奇的现象：当矿物中有杂质的时候，题里面就会悄悄地给考生一个表格（就像上面的一题和二题）
一题：
二题：
那么根据这个表格，大部分题目就会问到：要使某一种金属氢氧化物完全沉淀所需要的pH值范围，考生此时只需对照表格找到范围写上答案即可（注意不要让所需元素损失）；
除此之外，也会有一小部分题目问考生一些偏难的问题，就像我上面提到的第二题
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（2）“滤渣2”的成分是_______。利用上表格数据，计算Mn(OH)2的Ksp=___________（列出计算式）。
看到这种类型的题不要慌张，它仅仅是将表格中的数据换了一种问法，考生只需要谨慎作答即可。
作为考查知识比较全面的工业流程题，其中必定会包含一道计算题。
而根据我的分析发现，这道计算题多半会考查纯度的测定（就像上面的三题和四题）。
三题：
（5）高锰酸钾纯度的测定：称取1.g样品，溶解后定容于mL容量瓶中，摇匀．取浓度为0.mol?L-1的H2C2O4标准溶液20.00mL，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24.48mL，该样品的纯度为_____________（列出计算式即可，已知2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O）．
四题：
（4）已知KMnO4能与热的经硫酸酸化的Na2C2O4反应生成Mn2＋和CO2。取上述制得的KMnO4产品0．33g，恰好与0．67gNa2C2O4完全反应，则KMnO4的纯度为___________________％。
此时考生只需根据化学方程式找到物质之间的反应比例，利用物质的量进行求解，同时要注意单位。
而浓度的测定少不了滴定法的参与，所以一些题目常会在这个方面大做文章。
此部分知识考查可以以我所提供的题目为例，其中第一问要注意的是，所量取的溶液体积的精确度（精确到小数点后一位的一般是量筒，小数点后两位的是酸式滴定管），所以此处需要填的是酸式滴定管。
以上是我对于锰及其化合物部分的高考试题专项研究结果，随着知识的进一步积累和掌握，我会对这部分研究继续精进，希望我的浅显的理解可以对考生们有一些帮助。
出品大庆实验中学化学组
作者高三六班于卓
指导教师常瑜
审核李桂红
部分图片源于网络
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