Question

【題目】K2SO4是無氯優質鉀肥，Mn3O4是生產軟磁鐵氧體的原料，以硫酸工業的尾氣為原料聯合制備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價和+3價兩種情況，則 Mn3O4中+2價與+3價Mn 元素的物質的量之比為__________________________。

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

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

（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量變化曲線如圖所示。

則產物A的化學式為______________，產物B的化學式為__________。

Answer 1

【答案】 1:2 是 采用CaCO3粉末（或適當增大反應溫度，合理即可） 微溶的 CaSO4 轉化為難溶的CaCO3 蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾 蒸發皿 MnSO4 Mn3O4

【解析】分析：硫酸工業的尾氣中含有二氧化硫，反應Ⅰ是用碳酸鈣、二氧化硫反應生成亞硫酸鈣，再被空氣中的氧氣氧化成硫酸鈣，反應Ⅱ為硫酸鈣中加入碳酸氫銨和氨氣，生成碳酸鈣沉淀和硫酸銨，反應Ⅲ向硫酸銨溶液中加入KCl溶液充分反應后，進行蒸發濃縮、趁熱過濾、洗滌、干燥等操作即得K2SO4產品，反應Ⅳ為二氧化錳氧化二氧化硫得硫酸錳，經除雜結晶得硫酸錳晶體，再經加熱可得Mn3O4，據此解答。

詳解：（1）Mn3O4中的Mn元素有+2價和+3價兩種情況，設Mn3O4中+2價與+3價Mn的個數分別是x、y，則根據原子守恒和正負價代數和為0可知x+y＝3、2x+3y＝2×4，解得x＝1、y＝2，則Mn3O4中+2價與+3價Mn元素的物質的量之比為1：2。

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

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

（4）根據原子守恒可知試劑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，操作為蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾，該過程用到的非玻璃儀器主要為蒸發皿。

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