Question

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：

（1）几种盐的溶解度见图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、趁热过滤、洗涤、干燥等操作即得K₂SO₄产品．
（2）检验K₂SO₄样品是否含有氯化物杂质的实验操作是取少量溶液于试管中配成溶液，滴加过量的Ba（NO₃）₂溶液，取上层清液滴加AgNO₃溶液．
（3）反应Ⅳ的化学方程式为MnO₂+SO₂=MnSO₄．
（4）Mn₃O₄与浓盐酸加热时发生反应的离子方程式为Mn₃O₄+8H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Mn²⁺+Cl₂↑+4H₂O．
（5）图3煅烧MnSO₄•H₂O时温度与剩余固体质量变化曲线．
①该曲线中B段所表示物质的化学式为Mn₃O₄．
②煅烧过程中固体锰含量随温度的升高而增大，但当温度超过1000℃时，再冷却后，测得产物的总锰含量反而减小．试分析产物总锰含量减小的原因部分Mn₃O₄又被氧化成Mn₂O₃或MnO₂，造成总锰含量减少．

Answer 1

分析 （1）硫酸钾的溶解度受温度的影响较小，趁热过滤减少杂质；
（2）检验Cl^-用硝酸银溶液和稀硝酸，同时又要除去干扰实验的硫酸根离子；
（3）二氧化硫与二氧化锰反应，除杂后得到硫酸锰晶体，可知二者反应生成硫酸锰；
（4）+4价锰离子具有氧化性可以氧化氯离子为氯气，四氧化三锰可改写为MnO₂•2MnO，MnO₂与浓盐酸生成MnCl₂、Cl₂和H₂O、MnO与盐酸生成MnCl₂和H₂O；
（5）热重曲线中一般先失去结晶水（可能分步），100gMnSO₄•H₂O中结晶水的质量为100g×$\frac{18}{55+96+18}$=10.65g，可知A为硫酸锰，升高温度盐分解得到金属氧化物，由流程图可知硫酸锰晶体锻烧得到四氧化三锰，100gMnSO₄•H₂O分解可以得到四氧化三锰的质量为$\frac{100g}{（55+96+18）g/mol}$×$\frac{1}{3}$×229g/mol=45.17g，故B为Mn₃O₄；继续加热产物中总锰含量反而减小，说明吸收了氧，进一步说明B中的锰元素存在低价．

解答 解：（1）四种物质中相同温度下硫酸钾溶解度最小，所以反应Ⅲ中蒸发浓缩后硫酸钾析出，趁热过滤减少杂质，得硫酸钾晶体，再洗涤、干燥即可，
故答案为：趁热过滤；
（2）检验Cl^-用硝酸银溶液和稀硝酸，同时又要除去干扰实验的硫酸根离子，具体方案为：取少量溶液于试管中配成溶液，滴加过量的Ba（NO₃）₂溶液，取上层清液滴加AgNO₃溶液，
故答案为：取少量溶液于试管中配成溶液，滴加过量的Ba（NO₃）₂溶液，取上层清液滴加AgNO₃溶液；
（3）二氧化硫与二氧化锰反应，除杂后得到硫酸锰晶体，可知二者反应生成硫酸锰，反应方程式为：MnO₂+SO₂=MnSO₄，
故答案为：MnO₂+SO₂=MnSO₄；
（4）+4价锰离子具有氧化性可以氧化氯离子为氯气，四氧化三锰可改写为MnO₂•2MnO，MnO₂与浓盐酸生成MnCl₂、Cl₂和H₂O、MnO与盐酸生成MnCl₂和H₂O，反应方程式为：Mn₃O₄+8H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Mn²⁺+Cl₂↑+4H₂O，
故答案为：Mn₃O₄+8H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Mn²⁺+Cl₂↑+4H₂O；
（5）①热重曲线中一般先失去结晶水（可能分步），100gMnSO₄•H₂O中结晶水的质量为100g×$\frac{18}{55+96+18}$=10.65g，可知A为硫酸锰，升高温度盐分解得到金属氧化物，由流程图可知硫酸锰晶体锻烧得到四氧化三锰，100gMnSO₄•H₂O分解可以得到四氧化三锰的质量为$\frac{100g}{（55+96+18）g/mol}$×$\frac{1}{3}$×229g/mol=45.17g，故B为Mn₃O₄，
故答案为：Mn₃O₄；
②继续加热产物中总锰含量反而减小，说明吸收了氧，进一步说明B中的锰元素存在低价，可能是部分Mn₃O₄又被氧化成Mn₂O₃或MnO₂，造成总锰含量减少，
故答案为：部分Mn₃O₄又被氧化成Mn₂O₃或MnO₂，造成总锰含量减少．

点评 本题考查物质制备工艺流程、离子检验、陌生方程式书写、物质的分离提纯、化学反应图象等，（5）中注意利用验证法解答，避免计算确定B的化学式中繁琐数据处理．