Question

2．K₂SO₄是無氯優(yōu)質(zhì)鉀肥，MnSO₄•H₂O在工業(yè)、農(nóng)業(yè)等方面有廣泛的應(yīng)用．以硫酸工業(yè)的尾氣聯(lián)合制備K₂SO₄和MnSO₄•H₂O的工藝流程如下（如圖1）：

（1）檢驗(yàn)K₂SO₄樣品是否含有氯化物雜質(zhì)的實(shí)驗(yàn)操作是取少量樣品于試管中配成溶液，滴加過量Ba（NO₃）₂溶液，取上層清液滴加AgNO₃溶液．
（2）已知軟錳礦漿主要成分是MnO₂，反應(yīng)IV的化學(xué)方程式為MnO₂+SO₂=MnSO₄．
（3）已知室溫下Mn（OH）₂的K_sp=4.5×10^-13，向MnSO₄溶液中滴加氨水使溶液的pH=10，此時(shí)溶液中殘留的Mn²⁺的濃度為4.5×10^-5mol•L^-1．
（4）取一定量MnSO₄•H₂O樣品在空氣中加熱，樣品的固體殘留率（固體樣品的剩余質(zhì)量/固體樣品的起始質(zhì)量×100%）隨溫度的變化如圖2所示（樣品在300℃時(shí)已完全失去結(jié)晶水，900℃以上殘留固體為金屬氧化物）．試通過計(jì)算確定曲線中B段所表示物質(zhì)的化學(xué)式（寫出計(jì)算過程）．

Answer 1

分析 （1）檢驗(yàn)氯離子，先加硝酸鋇排除硫酸根離子干擾，再利用硝酸銀檢驗(yàn)；
（2）軟錳礦漿主要成分是MnO₂，與二氧化硫發(fā)生氧化還原反應(yīng)；
（3）室溫下Mn（OH）₂的K_sp=4.5×10^-13，向MnSO₄溶液中滴加氨水使溶液的pH=10，c（OH^-）=10^-4mol/L，c（Mn²⁺）=$\frac{Ksp}{{c}^{2}（O{H}^{-}）}$；
（4）設(shè)MnSO₄•H₂O的物質(zhì)的量為1 mol，
則m（MnSO₄•H₂O）=1mol×169g•mol^-1=169g，
曲線中B段為錳的氧化物，計(jì)算Mn、O的原子個(gè)數(shù)比確定化學(xué)式．

解答 解：（1）檢驗(yàn)K₂SO₄樣品是否含有氯化物雜質(zhì)的實(shí)驗(yàn)操作是取少量樣品于試管中配成溶液，滴加過量Ba（NO₃）₂溶液，取上層清液滴加AgNO₃溶液，觀察是否有白色沉淀可確定，
故答案為：取少量樣品于試管中配成溶液，滴加過量Ba（NO₃）₂溶液，取上層清液滴加AgNO₃溶液；
（2）軟錳礦漿主要成分是MnO₂，與二氧化硫發(fā)生氧化還原反應(yīng)，則反應(yīng)IV的化學(xué)方程式為MnO₂+SO₂=MnSO₄，
故答案為：MnO₂+SO₂=MnSO₄；
（3）室溫下Mn（OH）₂的K_sp=4.5×10^-13，向MnSO₄溶液中滴加氨水使溶液的pH=10，c（OH^-）=10^-4mol/L，c（Mn²⁺）=$\frac{Ksp}{{c}^{2}（O{H}^{-}）}$=$\frac{4.5×1{0}^{-13}}{（1{0}^{-4}）^{2}}$=4.5×10^-5mol/L，
故答案為：4.5×10^-5；
（4）設(shè)MnSO₄•H₂O的物質(zhì)的量為1 mol，
則m（MnSO₄•H₂O）=1mol×169g•mol^-1=169g，
曲線中B段為錳的氧化物，其質(zhì)量為m（氧化物）=169 g×0.4517=76.34g，
其中n（Mn）=1mol，m（Mn）=1mol×55g•mol^-1=55g，
則$n（O）=\frac{76.34g-55g}{{16g•mo{l^{-1}}}}=\frac{4}{3}mol$，
n（Mn）：n（O）=1 mol：$\frac{4}{3}$mol=3：4，
因此B段所表示物質(zhì)的化學(xué)式為Mn₃O₄，
答：曲線中B段所表示物質(zhì)的化學(xué)式為Mn₃O₄．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)，為高頻考點(diǎn)，把握離子檢驗(yàn)、氧化還原反應(yīng)、溶度積計(jì)算等為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)、計(jì)算能力的考查，題目難度中等．