Question

【题目】K2SO4是无氯优质钾肥，Mn3O4是生产软磁铁氧体的原料，以硫酸工业的尾气为原料联合制备K2SO4和Mn3O4的工艺流程如图所示。回答下列问题：

（1）Mn3O4中的Mn元素有+2价和+3价两种情况，则 Mn3O4中+2价与+3价Mn 元素的物质的量之比为__________________________。

（2）“反应I”________（填“是”或“不是”）氧化还原反应，为提高反应的反应速率，可采取的措施有____________________________(答出一条即可）。

（3）“反应II”的反应原理是___________________________。

（4）试剂a的电子式为_________________________。

（5）“一系列操作”指____________________，该过程用到的非玻璃仪器为_______________。

（6）流程图中“煅烧”操作的温度与剩余固体质量变化曲线如图所示。

则产物A的化学式为______________，产物B的化学式为__________。

Answer 1

【答案】 1:2 是 采用CaCO3粉末（或适当增大反应温度，合理即可） 微溶的 CaSO4 转化为难溶的CaCO3 蒸发浓缩，冷却结晶，过滤 蒸发皿 MnSO4 Mn3O4

【解析】分析：硫酸工业的尾气中含有二氧化硫，反应Ⅰ是用碳酸钙、二氧化硫反应生成亚硫酸钙，再被空气中的氧气氧化成硫酸钙，反应Ⅱ为硫酸钙中加入碳酸氢铵和氨气，生成碳酸钙沉淀和硫酸铵，反应Ⅲ向硫酸铵溶液中加入KCl溶液充分反应后，进行蒸发浓缩、趁热过滤、洗涤、干燥等操作即得K2SO4产品，反应Ⅳ为二氧化锰氧化二氧化硫得硫酸锰，经除杂结晶得硫酸锰晶体，再经加热可得Mn3O4，据此解答。

详解：（1）Mn3O4中的Mn元素有+2价和+3价两种情况，设Mn3O4中+2价与+3价Mn的个数分别是x、y，则根据原子守恒和正负价代数和为0可知x+y＝3、2x+3y＝2×4，解得x＝1、y＝2，则Mn3O4中+2价与+3价Mn元素的物质的量之比为1：2。

（2）亚硫酸钙易被氧化，则“反应I”是氧化还原反应；根据外界条件对反应速率的影响可知为提高反应的反应速率，可采取的措施有采用CaCO3粉末或适当增大反应温度。

（3）硫酸钙微溶，碳酸钙难溶，因此“反应II”的反应原理是微溶的CaSO4转化为难溶的CaCO3。

（4）根据原子守恒可知试剂a是氯化钾，含有离子键，电子式为。

（5）“一系列操作”是指从溶液中得到晶体，操作为蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，该过程用到的非玻璃仪器主要为蒸发皿。

（6）MnSO4H2O受热分解，先失去结晶水。设MnSO4H2O的物质的量为1 mol，质量为169g，其中含有m（MnSO4）=151g，根据题意可知，在A处固体的质量为169g×89.35/100=151g，所以A的组成为MnSO4；在B处固体的质量为169g×45.17/100=76.33g，其中Mn是55g，O是21.33g，则二者的个数之比是1：21.33/16＝3：4，因此化学式为Mn3O4。