【題目】K2SO4是無氯優(yōu)質(zhì)鉀肥,Mn3O4是生產(chǎn)軟磁鐵氧體材料的主要原料。某研究性小組對K2SO4Mn3O4的制備展開了系列研究。

Ⅰ.以硫酸工業(yè)的尾氣SO2制備K2SO4的工藝流程如下:

1)反應(yīng)釜I中發(fā)生的反應(yīng)包括: 2CaCO3 + 2SO2+O2=2_______+2CO2

2)反應(yīng)釜III:向反應(yīng)II 所得(NH4)2SO4溶液中加入KCl溶液充分反應(yīng)后,經(jīng)蒸發(fā)濃縮、過濾 、洗滌、干燥等操作即可制得K2SO4產(chǎn)品。為提高K2SO4產(chǎn)品純度,過濾時應(yīng)控制反應(yīng)液的溫度范圍為______(填字母序號,如圖為幾種鹽的溶解度曲線)。

A 0-10 B 20-30 C 60-65 D 80-90

3)上述工藝流程中循環(huán)利用的物質(zhì)是_______;檢驗產(chǎn)品K2SO4中不含雜質(zhì)選用的試劑是_____

A AgNO3溶液 B BaCl2溶液 C Ba(NO3)2溶液 DNaOH溶液

Ⅱ.實驗室以SO2氣體為原料制備少量高純Mn3O4的操作步驟如下:

[資料1]亞硫酸(H2SO3)在Mn2+催化作用下被O2氧化為硫酸,硫酸與MnO2在常溫下不易發(fā)生反應(yīng)。

[資料2] MnSO4在空氣中高溫煅燒生成Mn3O4和三氧化硫,當(dāng)溫度超過1000℃時,Mn3O4易被氧化。

(步驟I)制備MnSO4溶液:在三頸燒瓶中(裝置見(如圖)加入一定量MnO2和水,先通氮氣,再通入SO2N2混合氣體,攪拌反應(yīng)3小時。停止通SO2,繼續(xù)反應(yīng)片刻后過濾得MnSO4溶液。

4)燒杯中石灰乳(有效成分為氫氧化鈣)的作用為____________

5)三頸燒瓶中生成MnSO4的反應(yīng)化學(xué)方程式為______________。

6)步驟I中,先通入氮氣的目的是____________。為使SO2盡可能轉(zhuǎn)化完全,在不改變固液投料和通入的SO2N2比例一定的條件下,可采取的合理措施有:及時攪拌反應(yīng)液、____________(任寫1條)。

(步驟II)制備MnSO4H2O晶體:利用硫酸錳的溶解度在100℃以上隨溫度升高而急劇降低的原理,采用壓力釜升溫加壓結(jié)晶法后過濾、洗滌、低溫干燥得純凈的MnSO4H2O晶體。

(步驟III)制備Mn3O4固體:準(zhǔn)確稱取101.4mg MnSO4H2O,將MnSO4H2O晶體在空氣中高溫煅燒,下圖是用熱重分析儀測定煅燒時溫度與剩余固體質(zhì)量變化曲線。

7Mn3O4中的Mn元素有+2,+3價,則Mn3O4+2價和+3價錳的比例為_____

8)該曲線中A段所表示物質(zhì)的化學(xué)式為____________

9)試通過計算確定反應(yīng)至圖中C點時所對應(yīng)的剩余固體成分的化學(xué)式____(請寫出計算過程)。

【答案】CaSO4 D CaCO3 AC 吸收二氧化硫氣體,防止空氣污染 MnO2+SO2=MnSO4 排盡裝置內(nèi)的空氣,防止SO2氣體被氧化為硫酸,導(dǎo)致轉(zhuǎn)化率降低 控制氣體流速(緩慢通入混合氣體)、控制適當(dāng)?shù)臏囟?/span> 12 MnSO4 根據(jù)元素守恒求出m(Mn)=33mg;m(O)=14.4mg,求出MnxOy中的x:y=2:3 并寫出Mn2O3

【解析】

1)由化學(xué)方程式可知,反應(yīng)前有2個鈣原子、2個碳原子、2個硫原子和12個氧原子,反應(yīng)后出現(xiàn)了2個碳原子和4個氧原子,隔絕質(zhì)量守恒定律,尚缺2個鈣原子、2個硫原子和8個氧原子,則空格處應(yīng)有1個鈣原子、1個硫原子和4個氧原子,所以空格處的化學(xué)式為CaSO4,故填CaSO4

2)提高K2SO4產(chǎn)品純度,就是讓硫酸鉀以晶體的形式從溶液中結(jié)晶析出,而其它物質(zhì)均繼續(xù)溶解在溶液中,由溶解度曲線可知,在80-90℃時硫酸鉀與其它物質(zhì)的溶解度相差較大,所以過濾時應(yīng)控制反應(yīng)液的溫度范圍為80-90℃,故填D。

3)從流程圖中可知,碳酸鈣開始是反應(yīng)物,后面是生成物,所以能夠循環(huán)利用的物質(zhì)是CaCO3,故填CaCO3;

檢驗產(chǎn)品K2SO4中不含雜質(zhì),即硫酸鉀中不含氯化銨,可通過檢驗氯離子來證明,方法是取少量樣品加水溶解,先加入足量的 Ba(NO3)2溶液排除硫酸根離子的干擾,然后取上層清液再加入AgNO3溶液,無明顯現(xiàn)象,故填AC。

4)石灰乳能與二氧化硫反應(yīng),防止二氧化硫排放到空氣中污染空氣,故填吸收二氧化硫氣體,防止空氣污染。

5)反應(yīng)是二氧化錳與二氧化硫反應(yīng)生成硫酸錳,故反應(yīng)的化學(xué)方程式寫為:MnO2+SO2=MnSO4

6)反應(yīng)時先通入氮氣能夠排凈容器中的空氣,避免二氧化錳與氧氣反應(yīng)生成硫酸,降低硫酸錳的生產(chǎn)率,故填排盡裝置內(nèi)的空氣,防止SO2氣體被氧化為硫酸,導(dǎo)致轉(zhuǎn)化率降低;

控制氣體流速,能夠延長物質(zhì)的反應(yīng)時間,從而提高生成物的轉(zhuǎn)化率,也可以控制適當(dāng)?shù)臏囟,即適當(dāng)提高反應(yīng)的溫度,但反應(yīng)物均為氣體,溫度也不宜太高,故填控制氣體流速(緩慢通入混合氣體)、控制適當(dāng)?shù)臏囟取?/span>

7Mn3O4中的Mn元素有+2,+3價,氧元素的化合價為-2價,根據(jù)化合物中各元素的化合價的代數(shù)和為零,則Mn3O4+2價和+3價錳的比例為12,故填12。

8)由圖及題文可知,A段前是MnSO4H2O晶體在空氣失去結(jié)晶水的過程,固體的質(zhì)量逐漸減少,所以A段所表示物質(zhì)是硫酸錳,其化學(xué)式為MnSO4,故填MnSO4。

9)解:101.4mg MnSO4H2O中錳元素的質(zhì)量為101.4mg××100%=33mg

對應(yīng)C點物質(zhì)中的氧元素的質(zhì)量為47.4mg33mg=14.4mg

則物質(zhì)中的錳原子與氧原子的個數(shù)比為=2:3

所以該物質(zhì)的化學(xué)式為Mn2O3,故填Mn2O3

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:初中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】分析處理圖表中的信息是學(xué)習(xí)化學(xué)的一種重要方法。

1)如表是KNO3、NaCl在不同溫度下的溶解度(單位:g/100g水)

溫度(℃)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

KNO3

13.3

20.9

32

45.8

64

85.5

110

138

169

202

246

NaCl

35.7

35.8

36

36.3

36.6

37

37.3

37.8

38.4

39

39.8

.20℃時,NaCl的溶解度是_____g。

.30℃時,KNO3溶液的最大濃度(溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù))為_____(只列計算式,不需要計算結(jié)果)。

Ⅲ.KNO3 中含少量氯化鈉時,提純硝酸鉀的一般方法是_____。

Ⅳ.根據(jù)表內(nèi)數(shù)據(jù)可知,KNO3NaCl在某一溫度時具有相同的溶解度X,則X的取值范圍是_____。

2)如圖是對20℃一定質(zhì)量的甲的溶液進行恒溫蒸發(fā)結(jié)晶的實驗過程,請回答。

Ⅰ.蒸發(fā)前原溶液是_____(填“飽和”或“不飽和”)溶液。n的數(shù)值是_____

Ⅱ.依據(jù)上述實驗,你認(rèn)為甲的溶解度隨溫度變化的趨勢是_____(填字母)。

A 隨溫度升高而增大 B 隨溫度升高而減小 C 無法判斷

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科目:初中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】利用所學(xué)知識回答下列問題。

1)圖1表示的是某物質(zhì)發(fā)生某變化的微觀示意圖,發(fā)生該變化的條件是_____(填一個)

2)按圖2方式量取了20mL水用于稀釋濃硫酸,稀釋后的實際濃度_____稀釋后的理論濃度(填>、<或=)。

3)按圖3稱量3.0g氯化鈉(1g以下用游碼)。實際稱得的氯化鈉的質(zhì)量_____3.0g(填>、<或=)。

4)圖4所示的實驗結(jié)束后,a管所收集到氣體的質(zhì)量與b管所收集到氣體的質(zhì)量比為_____。

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科目:初中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】某干燥劑含有CaO、NaOHCaCl2中的兩種物質(zhì),為探究其成分,設(shè)計如圖所示實驗。依據(jù)實驗流程回答相關(guān)問題。

1)溶液a一定顯________性。

2)白色固體b一定是_______(填化學(xué)式)

3)加入過量的稀HNO3的目的是_____________________。

4)現(xiàn)象c:①若無白色沉淀,干燥劑成分為_________________。

②若有白色沉淀,干燥劑成分為___________________

5)稀HNO3溶液能否用稀HCl溶液替代_________________(不能”)。

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科目:初中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】只含Fe、O兩種元素的黑色固體14.4g進行如下圖所示的實驗,實驗結(jié)束后,稱得裝置C質(zhì)量增加了8.8g。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分析,下列說法正確的是(假設(shè)各個反應(yīng)均完全。已知FeO為黑色;CO中混有雜質(zhì)CO2H2O;堿石灰可吸收CO2H2O

A. 實驗開始前應(yīng)先點燃酒精噴燈

B. 若無A裝置,黑色固體中Fe元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)將偏大

C. 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)進行計算,可確定玻璃管中的黑色固體一定是FeO

D. 實驗結(jié)束時關(guān)閉K1、K2,可防止B中固體被氧化

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科目:初中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】明德中學(xué)的化學(xué)興趣小組學(xué)習(xí)了氣體的制取和收集后,對相關(guān)知識進行總結(jié),請你一起參與,并完成下面題目內(nèi)容:

1)寫出儀器名稱:_____

2)實驗室用雙氧水來制取并收集一瓶較純的氧氣,應(yīng)選擇的裝置組合是_____,發(fā)生的反應(yīng)化學(xué)方程式是_____;

3)若用F裝置收集氫氣,則氫氣應(yīng)從_____口通入(填“a”或“b”)。

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科目:初中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】如圖所示,將液體X加入到集氣瓶中與固體Y作用,觀察到氣球逐漸變大,如表中液體X和固體Y的組合,符合題意的是(  )

X

稀鹽酸

雙氧水

Y

鐵粉

氫氧化鈉

氯化鈉

二氧化錳

硝酸銨

A. ①②⑤ B. ①③④ C. ①②④ D. ②③⑤

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科目:初中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】用化學(xué)用語表示:

①三個氮原子________;②兩個亞鐵離子_____;③負(fù)二價的硫元素_______;④ 菱鐵礦的主要成分_____。

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科目:初中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】有一瓶因保存不當(dāng)而部分變質(zhì)的氫氧化鈉固體,為測定其成分,稱取10g樣品配成溶液,向其中滴加溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.3%的稀鹽酸,只放出二氧化碳?xì)怏w且質(zhì)量與加入稀鹽酸的質(zhì)量關(guān)系如右圖所示.試求:

(1)樣品中碳酸鈉的質(zhì)量是___g?

(2)樣品與足量的稀鹽酸反應(yīng)后生成氯化鈉的質(zhì)量是___g?

(3)樣品中氫氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是___

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