Question

【題目】K2SO4是無氯優(yōu)質(zhì)鉀肥，Mn3O4是生產(chǎn)軟磁鐵氧體的原料，以硫酸工業(yè)的尾氣為原料聯(lián)合制備K2SO4和Mn3O4的工藝流程如圖所示。回答下列問題：

（1）Mn3O4中的Mn元素有+2價(jià)和+3價(jià)兩種情況，則 Mn3O4中+2價(jià)與+3價(jià)Mn 元素的物質(zhì)的量之比為__________________________。

（2）“反應(yīng)I”________（填“是”或“不是”）氧化還原反應(yīng)，為提高反應(yīng)的反應(yīng)速率，可采取的措施有____________________________(答出一條即可）。

（3）“反應(yīng)II”的反應(yīng)原理是___________________________。

（4）試劑a的電子式為_________________________。

（5）“一系列操作”指____________________，該過程用到的非玻璃儀器為_______________。

（6）流程圖中“煅燒”操作的溫度與剩余固體質(zhì)量變化曲線如圖所示。

則產(chǎn)物A的化學(xué)式為______________，產(chǎn)物B的化學(xué)式為__________。

Answer 1

【答案】 1:2 是 采用CaCO3粉末（或適當(dāng)增大反應(yīng)溫度，合理即可） 微溶的 CaSO4 轉(zhuǎn)化為難溶的CaCO3 蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾 蒸發(fā)皿 MnSO4 Mn3O4

【解析】分析：硫酸工業(yè)的尾氣中含有二氧化硫，反應(yīng)Ⅰ是用碳酸鈣、二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸鈣，再被空氣中的氧氣氧化成硫酸鈣，反應(yīng)Ⅱ?yàn)榱蛩徕}中加入碳酸氫銨和氨氣，生成碳酸鈣沉淀和硫酸銨，反應(yīng)Ⅲ向硫酸銨溶液中加入KCl溶液充分反應(yīng)后，進(jìn)行蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾、洗滌、干燥等操作即得K2SO4產(chǎn)品，反應(yīng)Ⅳ為二氧化錳氧化二氧化硫得硫酸錳，經(jīng)除雜結(jié)晶得硫酸錳晶體，再經(jīng)加熱可得Mn3O4，據(jù)此解答。

詳解：（1）Mn3O4中的Mn元素有+2價(jià)和+3價(jià)兩種情況，設(shè)Mn3O4中+2價(jià)與+3價(jià)Mn的個數(shù)分別是x、y，則根據(jù)原子守恒和正負(fù)價(jià)代數(shù)和為0可知x+y＝3、2x+3y＝2×4，解得x＝1、y＝2，則Mn3O4中+2價(jià)與+3價(jià)Mn元素的物質(zhì)的量之比為1：2。

（2）亞硫酸鈣易被氧化，則“反應(yīng)I”是氧化還原反應(yīng)；根據(jù)外界條件對反應(yīng)速率的影響可知為提高反應(yīng)的反應(yīng)速率，可采取的措施有采用CaCO3粉末或適當(dāng)增大反應(yīng)溫度。

（3）硫酸鈣微溶，碳酸鈣難溶，因此“反應(yīng)II”的反應(yīng)原理是微溶的CaSO4轉(zhuǎn)化為難溶的CaCO3。

（4）根據(jù)原子守恒可知試劑a是氯化鉀，含有離子鍵，電子式為。

（5）“一系列操作”是指從溶液中得到晶體，操作為蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾，該過程用到的非玻璃儀器主要為蒸發(fā)皿。

（6）MnSO4H2O受熱分解，先失去結(jié)晶水。設(shè)MnSO4H2O的物質(zhì)的量為1 mol，質(zhì)量為169g，其中含有m（MnSO4）=151g，根據(jù)題意可知，在A處固體的質(zhì)量為169g×89.35/100=151g，所以A的組成為MnSO4；在B處固體的質(zhì)量為169g×45.17/100=76.33g，其中Mn是55g，O是21.33g，則二者的個數(shù)之比是1：21.33/16＝3：4，因此化學(xué)式為Mn3O4。