题目内容

1．K2SO4是无氯优质钾肥，Mn3O4是生产软磁铁氧体材料的主要原料．以硫酸工业的尾气联合制备K2SO4和Mn3O4的工艺流程如图1：

【相关资料】
（1）含水结晶盐受热时通常先失去结晶水；
（2）图3中物质B就是工业产品Mn3O4；
（3）Mn3O4在高温时会被氧化，且锰的化合价从+1到+7变化时逐级升高，如+2的锰先氧化到+3的锰，再从+3氧化到+4分别是对应的氧化物为三氧化二锰和二氧化锰．
【问题解答】
（1）反应 II中加入的NH4HCO3中氮元素的化合价为-3价；
（2）反应Ⅲ中，向（NH4）2SO4溶液中加入KCl溶液充分反应后，进行蒸发浓缩、结晶、过滤、洗涤、干燥等操作即得K2SO4晶体；
（3）试分析反应Ⅲ后有K2SO4析出的原因是K2SO4溶解度小于NH4Cl的溶解度；
（4）加热MnSO4•H2O固体时第一次质量减少的原因是MnSO4•H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnSO4+H2O（用化学方程式表示）；
（5）煅烧过程中固体锰元素的质量分数随温度的升高而增大．但当温度超过1000℃时，再冷却后，测得产物中的锰元素的质量分数反而减小．试分析产物中锰元素的质量分数减小的原因：当温度超过1000℃时，会被氧化为三氧化二锰和二氧化锰，造成锰元素的质量分数减小．

分析 由题目的信息可知：根据在化合物中元素正负化合价的代数和为零的原则，因此反应II中加入的NH4HCO3中氮元素的化合价为-3价；反应Ⅲ中，向（NH4）2SO4溶液中加入KCl溶液充分反应后，进行蒸发浓缩、结晶、过滤、洗涤、干燥等操作即得K2SO4晶体；反应Ⅲ后有K2SO4析出的原因是：由图2可知，K2SO4溶解度小于NH4Cl的溶解度；加热MnSO4•H2O固体时第一次质量减少的原因是：MnSO4•H2O固体在加热的条件下生成硫酸锰和水，减少的质量是水的质量；产物中锰元素的质量分数减小的原因：当温度超过1000℃时，会被氧化为三氧化二锰和二氧化锰，造成锰元素的质量分数减小．

解答 解：（1）根据在化合物中元素正负化合价的代数和为零的原则，因此反应II中加入的NH4HCO3中氮元素的化合价为-3价；故答案为：-3价．
（2）反应Ⅲ中，向（NH4）2SO4溶液中加入KCl溶液充分反应后，进行蒸发浓缩、结晶、过滤、洗涤、干燥等操作即得K2SO4晶体，故答案为：过滤
（3）反应Ⅲ后有K2SO4析出的原因是：由图2可知，K2SO4溶解度小于NH4Cl的溶解度，故答案为：K2SO4溶解度小于NH4Cl的溶解度
（4）加热MnSO4•H2O固体时第一次质量减少的原因是：MnSO4•H2O固体在加热的条件下生成硫酸锰和水，减少的质量是水的质量；故答案为：MnSO4•H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnSO4+H2O
（5）产物中锰元素的质量分数减小的原因：当温度超过1000℃时，会被氧化为三氧化二锰和二氧化锰，造成锰元素的质量分数减小；故答案为：当温度超过1000℃时，会被氧化为三氧化二锰和二氧化锰，造成锰元素的质量分数减小

点评 本考点考查了溶解度曲线及其应用和物质的制备等，通过溶解度曲线我们可以获得很多信息；还考查了有关结晶的方法、元素质量分数的计算等，有关的计算要准确，本考点主要出现在实验题和填空题中．

练习册系列答案
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（1）根据化学方程式计算参加反应NaOH的质量．
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（2）将50℃时a、b两种物质的饱和溶液各100g降温到10℃时，所得溶液中溶质的质量分数的大小关系是b＞a．

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