Question

K₂SO₄是無氯優(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的工藝流程如下圖：

 （1）反應(yīng)Ⅰ中所需碳酸鈣為粉末狀，其目的是；反應(yīng)生成了硫酸鈣和二氧化碳，請(qǐng)寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式．
反應(yīng)Ⅱ中要得到純凈的碳酸鈣的操作為：

 

、洗滌、

 

．操作中若不進(jìn)行洗滌處理，則制得的碳酸鈣中一定含有

 

雜質(zhì)．
（2）幾種鹽的溶解度如圖1．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)結(jié)晶、洗滌、干燥等操作即得K₂SO₄產(chǎn)品．反應(yīng)Ⅲ中有硫酸鉀析出而沒有氯化銨析出的原因是．反應(yīng)Ⅲ所得到的溶液為硫酸鉀的

 

（填“飽和”或“不飽和”）溶液．

（3）檢驗(yàn)K₂SO₄樣品是否含有氯化物雜質(zhì)的實(shí)驗(yàn)操作是：
A．取樣溶解靜置，向溶液中滴加硝酸銀溶液，若無白色沉淀生成，則無氯化物；
B．取樣溶解靜置，先向溶液中滴加過量氯化鋇溶液，靜置后向上層溶液中滴加硝酸銀溶液，若無白色沉淀生成，則無氯化物；
C．取樣溶解靜置，先向溶液中滴加過量硝酸鋇溶液，靜置后向上層溶液中滴加硝酸銀溶液，若無白色沉淀生成，則無氯化物；
（4）反應(yīng)Ⅰ到反應(yīng)Ⅲ的過程中可循環(huán)利用的物質(zhì)是

 

．
（5）Mn₃O₄中錳元素的化合價(jià)為+2和+3，Mn₃O₄與稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
（6）圖2是煅燒MnSO₄?H₂O時(shí)溫度與剩余固體質(zhì)量變化曲線．
①該曲線中A段所表示物質(zhì)的化學(xué)式為

 

．
②煅燒過程中固體錳含量隨溫度的升高而增大，當(dāng)溫度超過1000℃時(shí)，得到二氧化硫和一種相對(duì)穩(wěn)定的物質(zhì)Mn₃O₄以及一種氣體單質(zhì)．請(qǐng)寫出A段的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為Mn₃O₄的化學(xué)方程式

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化和制備,飽和溶液和不飽和溶液,鹽的化學(xué)性質(zhì),書寫化學(xué)方程式、文字表達(dá)式、電離方程式

專題：物質(zhì)的制備

分析：（1）根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)快慢的因素進(jìn)行分析；
根據(jù)碳酸鈣、氧氣和二氧化硫反應(yīng)生成硫酸鈣和二氧化碳進(jìn)行分析；
根據(jù)過濾可以將不溶物和溶液分離，洗滌可以將固體表面的雜質(zhì)除去進(jìn)行分析；
（2）根據(jù)硫酸鉀和氯化銨的溶解度進(jìn)行分析；
（3）根據(jù)氯離子和銀離子會(huì)生成氯化銀沉淀，硫酸根離子和銀離子會(huì)生成微溶于水的硫酸銀沉淀進(jìn)行分析；
（4）根據(jù)既是反應(yīng)物，也是生成物的物質(zhì)可以循環(huán)利用進(jìn)行分析；
（5）根據(jù)題中的反應(yīng)原理找出反應(yīng)物、生成物以及反應(yīng)條件，然后結(jié)合質(zhì)量守恒定律書寫化學(xué)方程式；
（6）根據(jù)晶體在受熱后會(huì)首先失去結(jié)晶水，然后自身在發(fā)生分解進(jìn)行分析．

解答：解：（1）增大反應(yīng)物的接觸面積，可以加快反應(yīng)速率，所以反應(yīng)Ⅰ中所需碳酸鈣為粉末狀，其目的是：增加反應(yīng)接觸面積，充分反應(yīng)，碳酸鈣、氧氣和二氧化硫反應(yīng)生成硫酸鈣和二氧化碳，化學(xué)方程式為：2CaCO₃+2SO₂+O₂=2CaSO₄+2CO₂，過濾可以將不溶物和溶液分離，洗滌可以將固體表面的雜質(zhì)除去，所以要得到純凈的碳酸鈣的操作為：過濾、洗滌、干燥，操作中若不進(jìn)行洗滌處理，則制得的碳酸鈣中一定含有（NH₄）₂SO₄雜質(zhì)；
（2）根據(jù)溶解度曲線可知，在室溫時(shí)，硫酸鉀的溶解度小于氯化銨，所以反應(yīng)Ⅲ中有硫酸鉀析出而沒有氯化銨析出的原因是：常溫下硫酸鉀的溶解度小于氯化銨，反應(yīng)Ⅲ所得到的溶液為硫酸鉀的飽和溶液；
（3）A、硫酸根離子和銀離子也會(huì)生成微溶于水的硫酸銀沉淀，會(huì)對(duì)氯離子的檢驗(yàn)造成干擾，故A錯(cuò)誤；
B、氯化鋇會(huì)引入氯離子，對(duì)氯離子的檢驗(yàn)造成干擾，故B錯(cuò)誤；
C、先加硝酸鋇會(huì)與硫酸根離子反應(yīng)，排除硫酸根離子的干擾，然后再加硝酸銀可以檢驗(yàn)氯化物，故C正確；
故選：C；
（4）通過分析題中的反應(yīng)流程，碳酸鈣既是反應(yīng)物，也是生成物，所以反應(yīng)Ⅰ到反應(yīng)Ⅲ的過程中可循環(huán)利用的物質(zhì)是：碳酸鈣；
（5）Mn₃O₄中錳元素的化合價(jià)為+2和+3，Mn₃O₄與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸錳、硫酸亞錳和水，化學(xué)方程式為：Mn₃O₄+4H₂SO₄=MnSO₄+Mn₂（SO₄）₃+4H₂O；
（6）晶體在受熱后會(huì)首先失去結(jié)晶水，然后自身在發(fā)生分解，通過分析反應(yīng)流程可知，固體第一次質(zhì)量減少是失去結(jié)晶水，第二次質(zhì)量減少是固體發(fā)生分解反應(yīng)放出氧氣和二氧化硫，所以曲線中A段所表示物質(zhì)的化學(xué)式為：MnSO₄，A段的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為Mn₃O₄的化學(xué)方程式為：3MnSO₄

高溫  .

Mn₃O₄+3SO₂↑+O₂↑．
故答案為：（1）增加反應(yīng)接觸面積，充分反應(yīng)；2CaCO₃+2SO₂+O₂=2CaSO₄+2CO₂；過濾，干燥，（NH₄）₂SO₄；
（2）常溫下硫酸鉀的溶解度小于氯化銨，飽和；
（3）C；
（4）碳酸鈣；
（5）Mn₃O₄+4H₂SO₄=MnSO₄+Mn₂（SO₄）₃+4H₂O；
（6）MnSO₄，3MnSO₄

高溫  .

Mn₃O₄+3SO₂↑+O₂↑．

點(diǎn)評(píng)：在解此類題時(shí)，首先分析題中的反應(yīng)原理，然后結(jié)合學(xué)過的知識(shí)和題中所給的條件進(jìn)行分析解答．