Question

17．（NH₄）₂SO₄•MnSO₄•nH₂O（硫酸錳銨）是淺粉色晶體，易溶于水，在農(nóng)業(yè)上用作微量元素肥料，實(shí)驗(yàn)室由MnO₂制備硫酸錳銨的實(shí)驗(yàn)步驟如下：
步驟1．在燒杯中加入20.0mL 1mol•L^-1硫酸并加入2.5g草酸微熱，再慢慢分次加入2.5g MnO₂，蓋上表面皿，使其充分反應(yīng)．
步驟2．煮沸溶液并趁熱過(guò)濾．
步驟3．往熱濾液中加入3.0g硫酸銨，待硫酸銨全部溶解后，在冰水浴中冷卻，30分鐘后過(guò)濾，并用少量乙醇溶液洗滌兩次，用濾紙吸干或放在表面皿上干燥．
步驟4．稱得產(chǎn)品質(zhì)量為7.5g．
（1）配制100mL 1mol•L^-1硫酸溶液時(shí)，需要的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒外，還需要100mL容量瓶、膠頭滴管．
（2）MnO₂與草酸的硫酸溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為MnO₂+H₂C₂O₄+H₂SO₄=MnSO₄+2CO₂↑+2H₂O．
（3）用乙醇洗滌的目的是減少產(chǎn)品損失，同時(shí)便于干燥．
（4）為檢驗(yàn)產(chǎn)品中含Mn²⁺，取少量產(chǎn)品溶于水，加入NaBiO₃固體（微溶）及稀硝酸微熱，溶液變紫色，同時(shí)生成無(wú)色的Bi³⁺，則該反應(yīng)的離子方程式為2Mn²⁺+5NaBiO₃+14H⁺=2MnO₄^-+5Bi³⁺+5Na⁺+7H₂O．
（5）已知常溫下，Mn（OH）₂的K_sp為2×10^-13，在0.2mol•L^-1的硫酸錳銨溶液中，用濃氨水調(diào)節(jié)pH至8時(shí)溶液開(kāi)始出現(xiàn)沉淀．（忽略溶液體積變化）
（6）為確定其化學(xué)式，現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品在氮?dú)庵羞M(jìn)行熱重分析，已知在371℃下結(jié)晶水會(huì)全部失去．其TG曲線如圖所示．（TG=固體樣品的剩余質(zhì)量/固體樣品的起始質(zhì)量×100%）則（NH₄）₂SO₄•MnSO₄•nH₂O中的n=7（填數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)配制溶液的基本操作可知，配制100mL 1mol•L^-1硫酸溶液時(shí)，需要的玻璃儀器為燒杯、玻璃棒、100 mL容量瓶、膠頭滴管；
（2）MnO₂被草酸的硫酸溶液還原為錳離子，根據(jù)電子得失守恒和元素守恒書(shū)寫(xiě)反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（3）乙醇易揮發(fā)，且硫酸錳銨在乙醇中的溶解度小；
（4）Mn²⁺與NaBiO₃固體、稀硝酸微熱，反應(yīng)后溶液變紫色，說(shuō)明有MnO₄^-產(chǎn)生，同時(shí)生成無(wú)色的Bi³⁺，根據(jù)電荷守恒書(shū)寫(xiě)反應(yīng)的離子方程式；
（5）根據(jù)K_sp=c（Mn²⁺）•c²（OH^-）計(jì)算溶液的c（OH^-），進(jìn)而計(jì)算pH值；
（6）根據(jù)$\frac{M[（N{H}_{4}）{\;}_{2}SO{\;}_{4}•MnSO{\;}_{4}]}{M[（N{H}_{4}）_{2}S{O}_{4}•MnS{O}_{4}•n{H}_{2}O]}$×100%=1-30.8%可計(jì)算n的值；

解答 解：（1）根據(jù)配制溶液的基本操作可知，配制100mL 1mol•L^-1硫酸溶液時(shí)，需要的玻璃儀器為燒杯、玻璃棒、100 mL容量瓶、膠頭滴管，
故答案為：100 mL容量瓶、膠頭滴管；
（2）MnO₂被草酸的硫酸溶液還原為錳離子，根據(jù)電子得失守恒和元素守恒可知反應(yīng)的化學(xué)方程式為MnO₂+H₂C₂O₄+H₂SO₄=MnSO₄+2CO₂↑+2H₂O，
故答案為：MnO₂+H₂C₂O₄+H₂SO₄=MnSO₄+2CO₂↑+2H₂O；   
（3）乙醇易揮發(fā)，且硫酸錳銨在乙醇中的溶解度小，所以用乙醇洗滌的目的是減少產(chǎn)品損失，同時(shí)便于干燥，
故答案為：減少產(chǎn)品損失，同時(shí)便于干燥；
（4）Mn²⁺與NaBiO₃固體、稀硝酸微熱，反應(yīng)后溶液變紫色，說(shuō)明有MnO₄^-產(chǎn)生，同時(shí)生成無(wú)色的Bi³⁺，反應(yīng)的離子方程式為2Mn²⁺+5NaBiO₃+14H⁺=2MnO₄^-+5Bi³⁺+5Na⁺+7H₂O，
故答案為：2Mn²⁺+5NaBiO₃+14H⁺=2MnO₄^-+5Bi³⁺+5Na⁺+7H₂O；
（5）根據(jù)K_sp=c（Mn²⁺）•c²（OH^-）可知，溶液的c（OH^-）=$\sqrt{\frac{K{\;}_{sp}}{c（Mn{\;}^{2+}）}}$=$\sqrt{\frac{2×1{0}^{-13}}{0.2}}$mol•L^-1=1×10^-6 mol•L^-1，所以溶液的pH=8，
故答案為：8；
（6）根據(jù)$\frac{M[（N{H}_{4}）{\;}_{2}SO{\;}_{4}•MnSO{\;}_{4}]}{M[（N{H}_{4}）_{2}S{O}_{4}•MnS{O}_{4}•n{H}_{2}O]}$×100%=1-30.8%可得$\frac{283}{283+18x}$=1-30.8%，所以n=7，
故答案為：7．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了硫酸錳銨晶體的制取，涉及的知識(shí)點(diǎn)比較多，可以根據(jù)所學(xué)知識(shí)，合理分析得出正確結(jié)論，本題難度中等．