Question

【題目】碳酸錳(MnCO3) 是理想的高性能強(qiáng)磁性材料，也是制備Mn2O3、MnO2等錳的氧化物的重要原料，廣泛用于電子、化工、醫(yī)藥等行業(yè)。

(1) 工業(yè)上制備方程式為：MnSO4+2NH4HCO3=MnCO3 ↓+ (NH4)2SO4+CO2 ↑+H2O。反應(yīng)中通常需加入稍過(guò)量的NH4HCO3，且控制溶液的pH為6.8~7.4。加入稍過(guò)量的NH4HCO3的目的是_____。

(2) 實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)二氧化錳制備硫酸錳裝置如圖4所示。

①石灰乳的作用是________。

②反應(yīng)過(guò)程中，為使SO2盡可能轉(zhuǎn)化完全，在通入SO2和N2比例一定、不改變固液投料的條件下，可采取的合理措施有________。

(3) MnCO3 在空氣中加熱易轉(zhuǎn)化為不同價(jià)態(tài)的錳的氧化物，且其固體殘留率隨溫度的變化如圖5 中A、B、C、D 點(diǎn)所示。則300℃時(shí)，剩余固體中錳元素與氧元素的物質(zhì)的量之比即n(Mn) :n(O)為_______； 圖中點(diǎn)D 對(duì)應(yīng)固體的成分為______ (填化學(xué)式)。

Answer 1

【答案】 使MnSO4充分反應(yīng)，提高MnSO4的利用率；NH4HCO3易分解 吸收多余的SO2，減少對(duì)環(huán)境的污染 減慢通入氣體的流速 1:2 Mn3O4、MnO

【解析】試題分析：本題考查反應(yīng)條件的控制，與SO2有關(guān)的實(shí)驗(yàn)，熱重圖像題的計(jì)算。

（1）加入稍過(guò)量的NH4HCO3可以使MnSO4充分反應(yīng)，提高MnSO4的利用率，NH4HCO3易分解，所以NH4HCO3要稍過(guò)量。

（2）①根據(jù)裝置圖，在三頸燒瓶中SO2與MnO2反應(yīng)制得MnSO4，由于SO2污染大氣，用石灰乳吸收多余的SO2，減少對(duì)環(huán)境的污染，反應(yīng)為SO2+Ca（OH）2=CaSO3+H2O。

②反應(yīng)過(guò)程中，為使SO2盡可能轉(zhuǎn)化完全，在通入SO2和N2比例一定、不改變固液投料的條件下，可采取的合理措施有：緩慢通入混合氣體使混合氣體與MnO2充分作用，適當(dāng)控制溫度。

（3）設(shè)MnCO3物質(zhì)的量為1mol，m（MnCO3）=1mol115g/mol=115g，其中n（Mn）=1mol。300℃，剩余固體的質(zhì)量為115g75.65%=87g，其中m（O）=87g-55g=32g，n（O）=32g16g/mol=2mol，n（Mn）：n（O）=1:2。由圖可見(jiàn)D點(diǎn)固體由B點(diǎn)和C點(diǎn)的固體混合而成，B點(diǎn)，剩余固體的質(zhì)量為115g66.38%=76.34g，其中n（O）==1.334mol，n（Mn）：n（O）=1mol：1.334mol=3:4，B點(diǎn)固體為Mn3O4；C點(diǎn)，剩余固體的質(zhì)量為115g61.74%=71g，其中n（O）==1mol，n（Mn）：n（O）=1mol：1mol=1:1，C點(diǎn)固體為MnO；D點(diǎn)對(duì)應(yīng)固體成分為Mn3O4、MnO。