Question

20．K₂SO₄是无氯优质钾肥，MnSO₄•H₂O在工业、农业等方面有广泛的应用．以硫酸工业的尾气联合制备K₂SO₄和MnSO₄•H₂O的工艺流程如图1：

（1）检验K₂SO₄样品是否含有氯化物杂质的实验操作是取少量样品于试管中配成溶液，滴加过量Ba（NO₃）₂溶液，取上层清液滴加AgNO₃溶液．
（2）已知软锰矿浆主要成分是MnO₂，反应IV的化学方程式为MnO₂+SO₂=MnSO₄．
（3）取一定量MnSO₄•H₂O样品在空气中加热，样品的固体残留率（固体样品的剩余质量/固体样品的起始质量×100%）随温度的变化如图2所示（样品在300℃时已完全失去结晶水，900℃以上残留固体为金属氧化物）．试通过计算确定曲线中B段所表示物质的化学式（写出计算过程）．

Answer 1

分析 硫酸工业的尾气中含有二氧化硫，反应Ⅰ是用碳酸钙、二氧化硫反应生成亚硫酸钙，再被空气中的氧气氧化成硫酸钙，反应Ⅱ为硫酸钙中加入碳酸铵和氨水，生成碳酸钙沉淀和硫酸铵，反应Ⅲ向（NH₄）₂SO₄溶液中加入KCl溶液充分反应后，进行蒸发浓缩、趁热过滤、洗涤、干燥等操作即得K₂SO₄产品，反应Ⅳ为二氧化锰氧化二氧化硫得硫酸锰，经除杂结晶得硫酸锰晶体，再经加热可得Mn₃O₄，
（1）检验氯离子，先加硝酸钡排除硫酸根离子干扰，再利用硝酸银检验；
（2）软锰矿浆主要成分是MnO₂，与二氧化硫发生氧化还原反应；
（3）设MnSO₄•H₂O的物质的量为1 mol，
则m（MnSO₄•H₂O）=1mol×169g•mol^-1=169g，
曲线中B段为锰的氧化物，计算Mn、O的原子个数比确定化学式．

解答 解：（1）检验K₂SO₄样品是否含有氯化物杂质的实验操作是取少量样品于试管中配成溶液，滴加过量Ba（NO₃）₂溶液，取上层清液滴加AgNO₃溶液，观察是否有白色沉淀可确定，
故答案为：取少量样品于试管中配成溶液，滴加过量Ba（NO₃）₂溶液，取上层清液滴加AgNO₃溶液；
（2）软锰矿浆主要成分是MnO₂，与二氧化硫发生氧化还原反应，则反应IV的化学方程式为MnO₂+SO₂=MnSO₄，
故答案为：MnO₂+SO₂=MnSO₄；
（3）设MnSO₄•H₂O的物质的量为1 mol，
则m（MnSO₄•H₂O）=1mol×169g•mol^-1=169g，
曲线中B段为锰的氧化物，其质量为m（氧化物）=169 g×0.4517=76.34g，
其中n（Mn）=1mol，m（Mn）=1mol×55g•mol^-1=55g，
则n（O）=$\frac{76.34g-55g}{16g/mol}$，
n（Mn）：n（O）=1 mol：$\frac{4}{3}$mol=3：4，
因此B段所表示物质的化学式为Mn₃O₄，
答：因此B段所表示物质的化学式为Mn₃O₄．

点评 本题考查物质的制备实验，为高频考点，把握离子检验、氧化还原反应、溶度积计算等为解答的关键，侧重分析与实验、计算能力的考查，题目难度中等．