Question

實驗室可由軟錳礦（主要成分為MnO₂）制備KMnO₄，方法如下：軟錳礦和過量的固體KOH和KClO₃在高溫下反應，生成錳酸鉀（K₂MnO₄）、KCl和水；用水溶解，濾去殘渣，濾液加硫酸酸化后，K₂MnO₄轉變?yōu)镸nO₂和KMnO₄；濾去MnO₂沉淀，濃縮溶液，結晶得到深紫色的針狀KMnO₄．試回答：
（1）軟錳礦制備K₂MnO₄的化學方程式是

 

；
（2）K₂MnO₄制備KMnO₄的離子方程式是

 

；
（3）若用2.5g軟錳礦（含MnO₂80%）進行上述實驗，計算KMnO₄的理論產量（寫出計算過程）．

Answer 1

考點：化學方程式的有關計算

專題：計算題,元素及其化合物

分析：（1）反應中化合價變化的元素為Mn、Cl，Mn元素由+4價升高為+6，Cl元素化合價由+5降低為-1，根據化合價升降相等，則二氧化錳與氯酸鉀的物質的量之比為3：1，再根據原子守恒配平；
（2）K₂MnO₄加硫酸酸化后，K₂MnO₄轉變?yōu)镸nO₂和KMnO₄，根據化合價升降相等與電荷守恒配平；
（3）由（1）（2）可得關系式：3MnO₂→3K₂MnO₄→2KMnO₄，據此計算．

解答： 解：（1）由軟錳礦與過量固體KOH和KClO₃在高溫下反應，生成錳酸鉀（K₂MnO₄）和KCl，反應中化合價變化的元素為Mn、Cl，Mn元素由+4價升高為+6，Cl元素化合價由+5降低為-1，根據化合價升降相等，則二氧化錳與氯酸鉀的物質的量之比為3：1，再根據原子守恒配平方程式為：3MnO₂+6KOH+KClO₃

高溫  .

3K₂MnO₄+KCl+3H₂O，
故答案為：3MnO₂+6KOH+KClO₃

高溫  .

3K₂MnO₄+KCl+3H₂O；
（2）由濾液酸化后，K₂MnO₄轉變?yōu)镸nO₂和KMnO₄，反應中只有Mn元素化合價變化，Mn元素部分由+6價降低為+4，部分升高為+7，根據化合價升降相等，則二氧化錳與高錳酸鉀的物質的量之比為1：2，再根據電荷守恒、原子守恒配平方程式為：3MnO₄^2-+4H⁺═MnO₂↓+2MnO₄^-+2H₂O，
故答案為：3MnO₄^2-+4H⁺═MnO₂↓+2MnO₄^-+2H₂O；
（3）由3MnO₂+6KOH+KClO₃

△   .

3K₂MnO₄+KCl+3H₂O、3MnO₄^2-+4H⁺═MnO₂↓+2MnO₄^-+2H₂O可知，反應物和生成物間的計量關系為：
3MnO₂→3K₂MnO₄→2KMnO₄
 3×87           158×2
2.5g×80%          x
x=

2.5g×80%×158×2

3×87

=2.4g，
答：KMnO₄的理論產量是2.4g．

點評：本題考查化學反應方程式的書寫、多步反應計算，注意利用關系式解答，難度中等．