Question

K₂SO₄是无氯优质钾肥，Mn₃O₄是生产软磁铁氧体材料的主要原料。某研究性小组对K₂SO₄和Mn₃O₄的制备展开了系列研究。

（一）以硫酸工业的尾气SO₂制备K₂SO₄的工艺流程如下：

⑴钾肥K₂SO₄对农作物生长的作用是___________。

A.促进植物茎、叶生长，使叶色浓绿；  

B.增强植物的抗寒、抗旱能力

C.增强植物的抗病虫害、抗倒伏能力

⑵反应釜I中发生的反应包括：①碳酸钙高温分解的化学方程式为________；

②CaO + SO₂==CaSO₃    ③ 2CaSO₃+O₂==2CaSO₄

⑶反应釜III：向反应II 所得(NH₄)₂SO₄溶液中加入KCl溶液充分反应后，经蒸发浓缩、过滤 、洗涤、干燥等操作即可制得K₂SO₄产品。为提高K₂SO₄产品纯度，过滤时应控制反应液的温度范围为____________（填字母序号，如图为几种盐的溶解度曲线）。

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

⑷上述工艺流程中循环利用的物质是_______；证明产品K₂SO₄中不含杂质的实验方法是_______写出方法、现象）。

（二）实验室以SO₂气体为原料制备少量高纯Mn₃O₄的操作步骤如下：

（步骤I）制备MnSO₄溶液：在三颈烧瓶中（装置见图） 加入一定量MnO₂和水，先通氮气，再通入SO₂和N₂混合气体，搅拌反应3小时。停止通SO₂，继续反应片刻后过滤得MnSO₄溶液。

[资料1]亚硫酸（H₂SO₃）在Mn²⁺催化作用下被O₂氧化为硫酸,硫酸与MnO₂在常温下不易发生反应。

⑸烧杯中石灰乳（有效成分为氢氧化钙）的作用为________。

⑹三颈烧瓶中生成MnSO₄的反应化学方程式为____________。

⑺步骤I中，先通入氮气的目的是_________。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：及时搅拌反应液、_______（任写1条）。

（步骤II）制备MnSO₄•H₂O晶体：利用硫酸锰的溶解度在100℃以上随温度升高而急剧降低的原理,采用压力釜升温加压结晶法后过滤、洗涤、低温干燥得纯净的MnSO₄•H₂O晶体。

（步骤III）制备Mn₃O₄固体：准确称取101.4mg MnSO₄•H₂O，将MnSO₄•H₂O晶体在空气中高温煅烧，下图是用热重分析仪测定煅烧时温度与剩余固体质量变化曲线。

[资料2] MnSO₄在空气中高温煅烧生成Mn₃O₄和三氧化硫，当温度超过1000℃时，Mn₃O₄又被氧气氧化为Mn₂O₃或MnO₂

⑻该曲线中A段所表示物质的化学式为___________。

Answer

C CaCO3CaO+CO2↑ D CaCO3 取少量样品，加水配成溶液，先滴加足量Ba(NO3)2溶液，取上层清液滴加AgNO3溶液，若无沉淀生成，说明K2SO4中不含杂质。 吸收二氧化硫气体，防止空气污染 MnO2+SO2===MnSO4 排尽装置内的空气，防止SO2气体被氧化为硫酸，导致转化率降低。 微热提高温度 MnSO4

【解析】

（1）肥能促使农作物生长健壮，增强对病虫害和倒伏的抵抗能力，故选C;

⑵反应釜I中发生的反应包括：①碳酸钙高温分解生成氧化钙和二氧化碳，化学方程式为CaCO3CaO+CO2↑；

(3) 80℃-90℃时，氯化铵和硫酸钾的溶解度相差最大，为提高K2SO4产品纯度，过滤时应控制反应液的温度范围为80℃-90℃，故选D。

⑷反应釜II中生成的碳酸钙是反应釜I的反应物，上述工艺流程中循环利用的物质是碳酸钙；产品K2SO4中可能含有的杂质是氯化铵，取少量样品，加水配成溶液，先滴加足量Ba(NO3)2溶液，取上层清液滴加AgNO3溶液，若无沉淀生成，说明K2SO4中不含杂质。

⑸烧杯中石灰乳（有效成分为氢氧化钙）的作用为吸收二氧化硫气体，防止空气污染。

⑹三颈烧瓶中生成MnSO4的反应化学方程式为MnO2+SO2===MnSO4。

⑺步骤I中，先通入氮气的目的是排尽装置内的空气，防止SO2气体被氧化为硫酸，导致转化率降低。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：及时搅拌反应液、微热提高温度。

⑻该曲线中A段所表示物质的化学式为MnSO4。