题目内容
15.碳酸锰(MnCO3)是理想的高性能强磁性材料,也是制备Mn2O3、MnO2等锰的氧化物的重要原料,广泛用于电子、化工、医药等行业.(1)工业上制备方程式为:MnSO4+2NH4HCO3=MnCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O.反应中通常需加入稍过量的NH4HCO3,且控制溶液的pH为6.8~7.4.加入稍过量的NH4HCO3的目的是加入稍过量的NH4HCO3能提高MnSO4的转化率,使MnCO3沉淀完全.
(2)实验室模拟工业二氧化锰制备硫酸锰装置如图1
①石灰乳参与反应的化学方程式为Ca(OH)2十SO2=CaSO3+H2O.
②反应过程中,为使SO2尽可能转化完全,在通入SO2和N2比例一定、不改变固液投料的条件下,可采取的合理措施有控制适当的温度、缓慢通人混合气体.
(3)MnCO3在空气中加热易转化为不同价态的锰的氧化物,其固体残留率随温度的变化如图2所示.则300℃时,剩余固体中n(Mn):n(O)为1:2;图中点D对应固体的成分为Mn3O4与MnO(填化学式).
分析 (1)化学平衡原理分析可知,两种反应物增大一种会提高另一种物质转化率;
(2)①石灰乳的作用是吸收尾气二氧化硫,碱和酸性氧化物反应得到对应的盐和水;
②为使SO2尽可能转化完全,一定要保证控制反应的温度,在通入SO2和N2比例一定、不改变固液投料的条件下,要求所通气体一定要慢;
(3)分析图象变化特征,结合固体失重金属判断各点的剩余固体,主要是金属BC点剩余固体成分判断D点的固体成分,
A点剩余固体质量为115 g×75.65%=87 g
减少的质量为115 g-87 g=28 g
可知MnCO3失去的组成为CO,剩余固体的成分为MnO2
B点剩余固体质量为115 g×66.38%=76.337 g
因m(Mn)=55 g,则m(O )2=76.337 g-55 g=21.337 g
则n(Mn):n(O)=$\frac{55}{55}$:$\frac{21.337}{16}$=3:4
故剩余固体的成分为Mn3O4
因D点介于B、C之间,故D点对应固体的成分为Mn3O4与MnO的混合物;
解答 解:(1)工业上制备方程式为:MnSO4+2NH4HCO3=MnCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O.反应中通常需加入稍过量的NH4HCO3,且控制溶液的pH为6.8~7.4.加入稍过量的NH4HCO3的目的是:加入稍过量的NH4HCO3能提高MnSO4的转化率,使MnCO3沉淀完全,
故答案为:加入稍过量的NH4HCO3能提高MnSO4的转化率,使MnCO3沉淀完全;
(2)①二氧化硫和氢氧化钙反应生成亚硫酸钙和水,反应的化学方程式为:Ca(OH)2十SO2=CaSO3+H2O,
故答案为:Ca(OH)2十SO2=CaSO3+H2O;
②反应过程中,为使SO2尽可能转化完全,在通入SO2和N2比例一定、不改变固液投料的条件下,可采取的合理措施有:控制适当的温度、缓慢通人混合气体,
故答案为:控制适当的温度、缓慢通人混合气体;
(3)设MnCO3的物质的量为1 mol,即质量为115 g
①A点剩余固体质量为115 g×75.65%=87 g
减少的质量为115 g-87 g=28 g
可知MnCO3失去的组成为CO
故剩余固体的成分为MnO2 ,n(Mn):n(O)=1:2,
故答案为:1:2;
②C点剩余固体质量为115 g×61.74%=71 g
据锰元素守恒知m(Mn)=55 g,则m(O )1=71 g-55 g=16 g
则n(Mn):n(O)=$\frac{55}{55}$:$\frac{16}{16}$=1:1
故剩余固体的成分为MnO
同理,B点剩余固体质量为115 g×66.38%=76.337 g
因m(Mn)=55 g,则m(O )2=76.337 g-55 g=21.337 g
则n(Mn):n(O)=$\frac{55}{55}$:$\frac{21.337}{16}$=3:4
故剩余固体的成分为Mn3O4
因D点介于B、C之间,故D点对应固体的成分为Mn3O4与MnO的混合物,
故答案为:Mn3O4与MnO;
点评 本题主要考查了制备高纯碳酸锰实验方案、化学式的计算确定,读懂工艺流程,正确识图、理解离子反应的本质是解答的关键,本题实验综合性强,难度中等.
| 物质 | 沸点/°C | 密度/g?cm-3 |
| 乙醇 | 78.0 | 0.79 |
| 乙酸 | 117.9 | 1.05 |
| 乙酸乙酯 | 77.5 | 0.90 |
| 异戊醇 | 131 | 0.8123 |
| 乙酸异戊酯 | 142 | 0.8670 |
①配制反应混合液:2mL浓H2SO4、3mL乙醇、2mL乙酸
②按图连接实验装置并检验气密性
③分别在试管1、试管2中加入反应液
④用酒精灯微热3min,再加热使之微微沸腾3min
⑤分离提纯乙酸乙酯
(1)在试管1中加入物质分别是:碎瓷片(按着加入的先后顺序写出名称),乙醇过量的目的是:提高乙酸的转化率;
(2)该反应的平衡常数表达式K=$\frac{[C{H}_{3}COOC{H}_{2}C{H}_{3}][{H}_{2}O]}{[CH{\;}_{3}COOH][C{H}_{{\;}_{3}}C{H}_{2}OH]}$;
(3)试管Ⅱ中所盛试剂为饱和碳酸钠溶液,欲将其物质分离使用的仪器为分液漏斗,在充分振荡的过程中,发生的反应为2CH3COOH+Na2CO3═2CH3COONa+CO2↑+H2O;
(4)为证明浓硫酸在该反应中起到了催化剂和吸水剂的作用,某同学利用右图所示装置进行了以下四个实验,实验结束后充分振荡试管Ⅱ再测有机层的厚度,实验记录如下:
| 实验编号 | 试管Ⅰ中的试剂 | 测得有机层的厚度/cm |
| A | 2mL乙醇、2mL乙酸、1mL 18mol/L浓硫酸 | 5.0 |
| B | 3mL乙醇、2mL乙酸 | 0.1 |
| C | 3mL乙醇、2mL乙酸、6mL 3mol/L硫酸 | 1.2 |
| D | 3mL乙醇、2mL乙酸、盐酸 | 1.2 |
②分析实验A、C(填实验编号)的数据,可以推测出浓硫酸的吸水性提高了乙酸乙酯的产率.浓硫酸的吸水性能够提高乙酸乙酯产率的原因是浓硫酸可以吸收酯化反应中生成的水,降低了生成物浓度使平衡向生成乙酸乙酯的方向移动;
③加热有利于提高乙酸乙酯的产率,但实验发现温度过高乙酸乙酯的产率反而降低,可能的原因是大量乙酸、乙醇未经反应就脱离反应体系;温度过高发生其他反应;
(5)若利用该装置制备乙酸异戊酯,产物将主要在装置中的得到,那么产率会低(“较高”或“偏低”).
①纯碱 ②食盐水 ③石灰水 ④NaHSO4 ⑤液态氧 ⑥NaOH.
| A. | 盐--①④ | B. | 碱--①⑥ | C. | 纯净物--③④⑤ | D. | 混合物--②⑤ |