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)中通常需加入稍過量的NH4HCO3，且控制溶液的pH為6.8～7.4．加入稍過量的NH4HCO3的目的是 。

（2）實驗室模擬工業(yè)二氧化錳制備硫酸錳裝置如圖

①石灰乳參與反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。

②反應(yīng)過程中，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)化為不同價態(tài)的錳的氧化物，其固體殘留率隨溫度的變化如圖所示。則300℃時，剩余固體中n(Mn）∶n(O）為 ；圖中點(diǎn)D對應(yīng)固體的成分為 （填化學(xué)式）。

Answer 1

【答案】（1）加入稍過量的NH4HCO3能提高MnSO4的轉(zhuǎn)化率，使MnCO3沉淀完全

（2）①Ca(OH）2十SO2=CaSO3+H2O；

②控制適當(dāng)?shù)臏囟�、緩慢通人混合氣體

⑶1∶2 (3分） Mn3O4和MnO(或其他合理表達(dá)）

【解析】

試題分析：（1）MnSO4+2NH4HCO3=MnCO3↓+（NH4）2SO4+CO2↑+H2O。反應(yīng)中通常需加入稍過量的NH4HCO3，且控制溶液的pH為6.8～7.4；加入稍過量的NH4HCO3的目的是提高M(jìn)nSO4的轉(zhuǎn)化率，使MnCO3沉淀完全；

（2）根據(jù)制備硫酸錳裝置圖，

①石灰乳是防止二氧化硫污染空氣，參與反應(yīng)的化學(xué)方程式為Ca(OH）2十SO2=CaSO3+H2O。

②反應(yīng)過程中，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控制適當(dāng)?shù)臏囟取⒕徛�通人混合氣體。

（3）⑶設(shè)MnCO3的物質(zhì)的量為1 mol，即質(zhì)量為115 g

①A點(diǎn)剩余固體質(zhì)量為115 g×75.65%＝87 g

減少的質(zhì)量為115 g－87 g＝28 g

可知MnCO3失去的組成為CO

故剩余固體的成分為MnO2

②C點(diǎn)剩余固體質(zhì)量為115 g×61.74%＝71 g

據(jù)錳元素守恒知m(Mn）＝55 g，則m(O ）1＝71 g－55 g＝16 g

則n(Mn）∶n(O）＝∶＝1∶1

故剩余固體的成分為MnO

同理，B點(diǎn)剩余固體質(zhì)量為115 g×66.38%＝76.337 g

因m(Mn）＝55 g，則m(O ）2＝76.337 g－55 g＝21.337 g

則n(Mn）∶n(O）＝∶＝3∶4

故剩余固體的成分為Mn3O4

因D點(diǎn)介于B、C之間，故D點(diǎn)對應(yīng)固體的成分為Mn3O4與MnO的混合物。