Question

2．K₂SO₄是無氯優(yōu)質鉀肥，MnSO₄•H₂O在工業(yè)、農業(yè)等方面有廣泛的應用．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K₂SO₄樣品是否含有氯化物雜質的實驗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IV的化學方程式為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（固體樣品的剩余質量/固體樣品的起始質量×100%）隨溫度的變化如圖2所示（樣品在300℃時已完全失去結晶水，900℃以上殘留固體為金屬氧化物）．試通過計算確定曲線中B段所表示物質的化學式（寫出計算過程）．

Answer 1

分析 （1）檢驗氯離子，先加硝酸鋇排除硫酸根離子干擾，再利用硝酸銀檢驗；
（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；
（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MnSO₄•H₂O的物質的量為1 mol，
則m（MnSO₄•H₂O）=1mol×169g•mol^-1=169g，
曲線中B段為錳的氧化物，計算Mn、O的原子個數(shù)比確定化學式．

解答 解：（1）檢驗K₂SO₄樣品是否含有氯化物雜質的實驗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，則反應IV的化學方程式為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MnSO₄•H₂O的物質的量為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段所表示物質的化學式為Mn₃O₄，
答：曲線中B段所表示物質的化學式為Mn₃O₄．

點評 本題考查物質的制備實驗，為高頻考點，把握離子檢驗、氧化還原反應、溶度積計算等為解答的關鍵，側重分析與實驗、計算能力的考查，題目難度中等．