Question

K₂SO₄是无氯优质钾肥，Mn₃O₄是生产软磁铁氧体材料的主要原料．以硫酸工业的尾气联合制备K₂SO₄和Mn₃O₄的工艺流程如下图：

 （1）反应Ⅰ中所需碳酸钙为粉末状，其目的是；反应生成了硫酸钙和二氧化碳，请写出反应的化学方程式．
反应Ⅱ中要得到纯净的碳酸钙的操作为：

 

、洗涤、

 

．操作中若不进行洗涤处理，则制得的碳酸钙中一定含有

 

杂质．
（2）几种盐的溶解度如图1．反应Ⅲ中，向（NH₄）₂SO₄溶液中加入KCl溶液充分反应后，进行蒸发结晶、洗涤、干燥等操作即得K₂SO₄产品．反应Ⅲ中有硫酸钾析出而没有氯化铵析出的原因是．反应Ⅲ所得到的溶液为硫酸钾的

 

（填“饱和”或“不饱和”）溶液．

（3）检验K₂SO₄样品是否含有氯化物杂质的实验操作是：
A．取样溶解静置，向溶液中滴加硝酸银溶液，若无白色沉淀生成，则无氯化物；
B．取样溶解静置，先向溶液中滴加过量氯化钡溶液，静置后向上层溶液中滴加硝酸银溶液，若无白色沉淀生成，则无氯化物；
C．取样溶解静置，先向溶液中滴加过量硝酸钡溶液，静置后向上层溶液中滴加硝酸银溶液，若无白色沉淀生成，则无氯化物；
（4）反应Ⅰ到反应Ⅲ的过程中可循环利用的物质是

 

．
（5）Mn₃O₄中锰元素的化合价为+2和+3，Mn₃O₄与稀硫酸反应的化学方程式为

 

．
（6）图2是煅烧MnSO₄?H₂O时温度与剩余固体质量变化曲线．
①该曲线中A段所表示物质的化学式为

 

．
②煅烧过程中固体锰含量随温度的升高而增大，当温度超过1000℃时，得到二氧化硫和一种相对稳定的物质Mn₃O₄以及一种气体单质．请写出A段的物质转化为Mn₃O₄的化学方程式

 

．

Answer 1

考点：物质的相互转化和制备,饱和溶液和不饱和溶液,盐的化学性质,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式

专题：物质的制备

分析：（1）根据影响化学反应快慢的因素进行分析；
根据碳酸钙、氧气和二氧化硫反应生成硫酸钙和二氧化碳进行分析；
根据过滤可以将不溶物和溶液分离，洗涤可以将固体表面的杂质除去进行分析；
（2）根据硫酸钾和氯化铵的溶解度进行分析；
（3）根据氯离子和银离子会生成氯化银沉淀，硫酸根离子和银离子会生成微溶于水的硫酸银沉淀进行分析；
（4）根据既是反应物，也是生成物的物质可以循环利用进行分析；
（5）根据题中的反应原理找出反应物、生成物以及反应条件，然后结合质量守恒定律书写化学方程式；
（6）根据晶体在受热后会首先失去结晶水，然后自身在发生分解进行分析．

解答：解：（1）增大反应物的接触面积，可以加快反应速率，所以反应Ⅰ中所需碳酸钙为粉末状，其目的是：增加反应接触面积，充分反应，碳酸钙、氧气和二氧化硫反应生成硫酸钙和二氧化碳，化学方程式为：2CaCO₃+2SO₂+O₂=2CaSO₄+2CO₂，过滤可以将不溶物和溶液分离，洗涤可以将固体表面的杂质除去，所以要得到纯净的碳酸钙的操作为：过滤、洗涤、干燥，操作中若不进行洗涤处理，则制得的碳酸钙中一定含有（NH₄）₂SO₄杂质；
（2）根据溶解度曲线可知，在室温时，硫酸钾的溶解度小于氯化铵，所以反应Ⅲ中有硫酸钾析出而没有氯化铵析出的原因是：常温下硫酸钾的溶解度小于氯化铵，反应Ⅲ所得到的溶液为硫酸钾的饱和溶液；
（3）A、硫酸根离子和银离子也会生成微溶于水的硫酸银沉淀，会对氯离子的检验造成干扰，故A错误；
B、氯化钡会引入氯离子，对氯离子的检验造成干扰，故B错误；
C、先加硝酸钡会与硫酸根离子反应，排除硫酸根离子的干扰，然后再加硝酸银可以检验氯化物，故C正确；
故选：C；
（4）通过分析题中的反应流程，碳酸钙既是反应物，也是生成物，所以反应Ⅰ到反应Ⅲ的过程中可循环利用的物质是：碳酸钙；
（5）Mn₃O₄中锰元素的化合价为+2和+3，Mn₃O₄与稀硫酸反应生成硫酸锰、硫酸亚锰和水，化学方程式为：Mn₃O₄+4H₂SO₄=MnSO₄+Mn₂（SO₄）₃+4H₂O；
（6）晶体在受热后会首先失去结晶水，然后自身在发生分解，通过分析反应流程可知，固体第一次质量减少是失去结晶水，第二次质量减少是固体发生分解反应放出氧气和二氧化硫，所以曲线中A段所表示物质的化学式为：MnSO₄，A段的物质转化为Mn₃O₄的化学方程式为：3MnSO₄

高温  .

Mn₃O₄+3SO₂↑+O₂↑．
故答案为：（1）增加反应接触面积，充分反应；2CaCO₃+2SO₂+O₂=2CaSO₄+2CO₂；过滤，干燥，（NH₄）₂SO₄；
（2）常温下硫酸钾的溶解度小于氯化铵，饱和；
（3）C；
（4）碳酸钙；
（5）Mn₃O₄+4H₂SO₄=MnSO₄+Mn₂（SO₄）₃+4H₂O；
（6）MnSO₄，3MnSO₄

高温  .

Mn₃O₄+3SO₂↑+O₂↑．

点评：在解此类题时，首先分析题中的反应原理，然后结合学过的知识和题中所给的条件进行分析解答．