Question

K2SO4是无氯优质钾肥，Mn3O4是生产软磁铁氧体材料的主要原料。某研究性小组对K2SO4和Mn3O4的制备展开了系列研究。

Ⅰ．以硫酸工业的尾气SO2制备K2SO4的工艺流程如下：

（1）反应釜I中发生的反应包括： 2CaCO3 + 2SO2+O2=2_______+2CO2

（2）反应釜III：向反应II 所得(NH4)2SO4溶液中加入KCl溶液充分反应后，经蒸发浓缩、过滤 、洗涤、干燥等操作即可制得K2SO4产品。为提高K2SO4产品纯度，过滤时应控制反应液的温度范围为______（填字母序号，如图为几种盐的溶解度曲线）。

A 0℃-10℃ B 20℃-30℃ C 60℃-65℃ D 80℃-90℃

（3）上述工艺流程中循环利用的物质是_______；检验产品K2SO4中不含杂质选用的试剂是_____

A AgNO3溶液 B BaCl2溶液 C Ba(NO3)2溶液 DNaOH溶液

Ⅱ．实验室以SO2气体为原料制备少量高纯Mn3O4的操作步骤如下：

[资料1]亚硫酸（H2SO3）在Mn2+催化作用下被O2氧化为硫酸,硫酸与MnO2在常温下不易发生反应。

[资料2] MnSO4在空气中高温煅烧生成Mn3O4和三氧化硫，当温度超过1000℃时，Mn3O4易被氧化。

（步骤I）制备MnSO4溶液：在三颈烧瓶中（装置见（如图）加入一定量MnO2和水，先通氮气，再通入SO2和N2混合气体，搅拌反应3小时。停止通SO2，继续反应片刻后过滤得MnSO4溶液。

（4）烧杯中石灰乳（有效成分为氢氧化钙）的作用为____________。

（5）三颈烧瓶中生成MnSO4的反应化学方程式为______________。

（6）步骤I中，先通入氮气的目的是____________。为使SO2尽可能转化完全，在不改变固液投料和通入的SO2和N2比例一定的条件下，可采取的合理措施有：及时搅拌反应液、____________（任写1条）。

（步骤II）制备MnSO4•H2O晶体：利用硫酸锰的溶解度在100℃以上随温度升高而急剧降低的原理,采用压力釜升温加压结晶法后过滤、洗涤、低温干燥得纯净的MnSO4•H2O晶体。

（步骤III）制备Mn3O4固体：准确称取101.4mg MnSO4•H2O，将MnSO4•H2O晶体在空气中高温煅烧，下图是用热重分析仪测定煅烧时温度与剩余固体质量变化曲线。

（7）Mn3O4中的Mn元素有+2，+3价，则Mn3O4中+2价和+3价锰的比例为_____

（8）该曲线中A段所表示物质的化学式为____________。

（9）试通过计算确定反应至图中C点时所对应的剩余固体成分的化学式____（请写出计算过程）。

Answer 1