Question

1．K₂SO₄是無(wú)氯優(yōu)質(zhì)鉀肥，Mn₃O₄是生產(chǎn)軟磁鐵氧體材料的主要原料．以硫酸工業(yè)的尾氣聯(lián)合制備K₂SO₄和Mn₃O₄的工藝流程如圖1：

（1）幾種鹽的溶解度見(jiàn)圖2．反應(yīng)Ⅲ中，向（NH₄）₂SO₄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(guò)濾、洗滌、干燥等操作即得K₂SO₄產(chǎn)品．
（2）檢驗(yàn)K₂SO₄樣品是否含有氯化物雜質(zhì)的實(shí)驗(yàn)操作是取少量溶液于試管中配成溶液，滴加過(guò)量的Ba（NO₃）₂溶液，取上層清液滴加AgNO₃溶液．
（3）反應(yīng)Ⅳ的化學(xué)方程式為MnO₂+SO₂=MnSO₄．
（4）Mn₃O₄與濃鹽酸加熱時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Mn₃O₄+8H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Mn²⁺+Cl₂↑+4H₂O．
（5）圖3煅燒MnSO₄•H₂O時(shí)溫度與剩余固體質(zhì)量變化曲線．
①該曲線中B段所表示物質(zhì)的化學(xué)式為Mn₃O₄．
②煅燒過(guò)程中固體錳含量隨溫度的升高而增大，但當(dāng)溫度超過(guò)1000℃時(shí)，再冷卻后，測(cè)得產(chǎn)物的總錳含量反而減小．試分析產(chǎn)物總錳含量減小的原因部分Mn₃O₄又被氧化成Mn₂O₃或MnO₂，造成總錳含量減少．

Answer 1

分析 （1）硫酸鉀的溶解度受溫度的影響較小，趁熱過(guò)濾減少雜質(zhì)；
（2）檢驗(yàn)Cl^-用硝酸銀溶液和稀硝酸，同時(shí)又要除去干擾實(shí)驗(yàn)的硫酸根離子；
（3）二氧化硫與二氧化錳反應(yīng)，除雜后得到硫酸錳晶體，可知二者反應(yīng)生成硫酸錳；
（4）+4價(jià)錳離子具有氧化性可以氧化氯離子為氯氣，四氧化三錳可改寫(xiě)為MnO₂•2MnO，MnO₂與濃鹽酸生成MnCl₂、Cl₂和H₂O、MnO與鹽酸生成MnCl₂和H₂O；
（5）熱重曲線中一般先失去結(jié)晶水（可能分步），100gMnSO₄•H₂O中結(jié)晶水的質(zhì)量為100g×$\frac{18}{55+96+18}$=10.65g，可知A為硫酸錳，升高溫度鹽分解得到金屬氧化物，由流程圖可知硫酸錳晶體鍛燒得到四氧化三錳，100gMnSO₄•H₂O分解可以得到四氧化三錳的質(zhì)量為$\frac{100g}{（55+96+18）g/mol}$×$\frac{1}{3}$×229g/mol=45.17g，故B為Mn₃O₄；繼續(xù)加熱產(chǎn)物中總錳含量反而減小，說(shuō)明吸收了氧，進(jìn)一步說(shuō)明B中的錳元素存在低價(jià)．

解答 解：（1）四種物質(zhì)中相同溫度下硫酸鉀溶解度最小，所以反應(yīng)Ⅲ中蒸發(fā)濃縮后硫酸鉀析出，趁熱過(guò)濾減少雜質(zhì)，得硫酸鉀晶體，再洗滌、干燥即可，
故答案為：趁熱過(guò)濾；
（2）檢驗(yàn)Cl^-用硝酸銀溶液和稀硝酸，同時(shí)又要除去干擾實(shí)驗(yàn)的硫酸根離子，具體方案為：取少量溶液于試管中配成溶液，滴加過(guò)量的Ba（NO₃）₂溶液，取上層清液滴加AgNO₃溶液，
故答案為：取少量溶液于試管中配成溶液，滴加過(guò)量的Ba（NO₃）₂溶液，取上層清液滴加AgNO₃溶液；
（3）二氧化硫與二氧化錳反應(yīng)，除雜后得到硫酸錳晶體，可知二者反應(yīng)生成硫酸錳，反應(yīng)方程式為：MnO₂+SO₂=MnSO₄，
故答案為：MnO₂+SO₂=MnSO₄；
（4）+4價(jià)錳離子具有氧化性可以氧化氯離子為氯氣，四氧化三錳可改寫(xiě)為MnO₂•2MnO，MnO₂與濃鹽酸生成MnCl₂、Cl₂和H₂O、MnO與鹽酸生成MnCl₂和H₂O，反應(yīng)方程式為：Mn₃O₄+8H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Mn²⁺+Cl₂↑+4H₂O，
故答案為：Mn₃O₄+8H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Mn²⁺+Cl₂↑+4H₂O；
（5）①熱重曲線中一般先失去結(jié)晶水（可能分步），100gMnSO₄•H₂O中結(jié)晶水的質(zhì)量為100g×$\frac{18}{55+96+18}$=10.65g，可知A為硫酸錳，升高溫度鹽分解得到金屬氧化物，由流程圖可知硫酸錳晶體鍛燒得到四氧化三錳，100gMnSO₄•H₂O分解可以得到四氧化三錳的質(zhì)量為$\frac{100g}{（55+96+18）g/mol}$×$\frac{1}{3}$×229g/mol=45.17g，故B為Mn₃O₄，
故答案為：Mn₃O₄；
②繼續(xù)加熱產(chǎn)物中總錳含量反而減小，說(shuō)明吸收了氧，進(jìn)一步說(shuō)明B中的錳元素存在低價(jià)，可能是部分Mn₃O₄又被氧化成Mn₂O₃或MnO₂，造成總錳含量減少，
故答案為：部分Mn₃O₄又被氧化成Mn₂O₃或MnO₂，造成總錳含量減少．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)制備工藝流程、離子檢驗(yàn)、陌生方程式書(shū)寫(xiě)、物質(zhì)的分離提純、化學(xué)反應(yīng)圖象等，（5）中注意利用驗(yàn)證法解答，避免計(jì)算確定B的化學(xué)式中繁瑣數(shù)據(jù)處理．