Question

【題目】硫酸錳晶體()是重要的微量元素肥料之一。某興趣小組在實驗室中探究用軟錳礦(主要成分為，含有少量、、等雜質制取硫酸錳晶體，其具體流程如下：

已知：①反應原理為：；

②難溶于水。

(1)濾渣2主要成分是，步驟②中的稀硫酸的作用是________。

(2)步驟③中采用硫酸和草酸晶體溶解，草酸晶體的作用是________；配制硫酸時，需要的儀器除量筒、燒杯、玻璃棒外，還需要________。將濾渣2置于燒杯中，先加入稀硫酸，將溶液稍加熱后，在攪拌下緩慢分批加入草酸晶體，直至燒杯中的固體全部溶解。在攪拌下緩慢分批加入草酸晶體的理由是________。

(3)步驟④的具體實驗操作有________，經洗滌后干燥得到晶體。

(4)興趣小組同學擬繼續研究硫酸錳的高溫分解的固體產物，經查資料可知：硫酸錳晶體高溫下分解產物為、、，及水蒸氣。為了確定的化學式，采用下面裝置進行測定(已知：的熔點為16.8℃，沸點為44.8℃)。

①裝置中吸收的氣體為________。

②實驗自始至終均需通入，其目的是________。

③若起始時，在裝置A中加入，充分反應后，測得裝置C增重6.4g，則的化學式為________。

Answer 1

【答案】除去 做還原劑，將MnO2還原為Mn2+ 100mL容量瓶、膠頭滴管 防止MnO2固體表面產生MnC2O4而阻止反應進行，并防止草酸過量引入雜質 加熱濃縮、冷卻結晶、過濾 SO2 排出裝置中的空氣，并將生成的氣體全部趕至后面裝置吸收 Mn3O4

【解析】

由題給流程可知，向軟錳礦中加入氫氧化鈉溶液，酸性氧化物二氧化硅和兩性氧化物氧化鋁溶于氫氧化鈉溶液生成硅酸鈉和偏鋁酸鈉，二氧化錳和氧化鐵不溶解，則濾渣1為二氧化錳和氧化鐵；向濾渣1中加入稀硫酸，堿性氧化物氧化鐵溶于稀硫酸生成硫酸鐵，二氧化錳不溶解，則濾渣2為二氧化錳；向濾渣2加入稀硫酸和草酸晶體，酸性條件下二氧化錳和草酸發生氧化還原反應生成硫酸錳，硫酸錳溶液經加熱濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥得到MnSO4·7H2O晶體。

（1）步驟②為向濾渣1中加入稀硫酸，堿性氧化物氧化鐵溶于稀硫酸生成硫酸鐵，二氧化錳不溶解，則稀硫酸的作用是溶解除去Fe2O3，故答案為：除去Fe2O3；

（2）步驟③為向濾渣2加入6.0mol/L硫酸和草酸晶體，酸性條件下二氧化錳和草酸發生氧化還原反應生成，反應中二氧化錳做氧化劑，草酸做還原劑，將MnO2還原為Mn2+；配制100mL6.0mol/L硫酸時用到的儀器有量筒、燒杯、玻璃棒、100mL容量瓶、膠頭滴管；由題意可知MnC2O4難溶于水，溶解二氧化錳過程中，為防止MnO2固體表面產生MnC2O4而阻止反應進行和草酸過量引入新雜質，應先加入稀硫酸，將溶液稍加熱后，在攪拌下緩慢分批加入草酸晶體，直至燒杯中的固體全部溶解，故答案為：做還原劑，將MnO2還原為Mn2+；100mL容量瓶、膠頭滴管；防止MnO2固體表面產生MnC2O4而阻止反應進行，并防止草酸過量引入雜質；

(3)步驟④為硫酸錳溶液經加熱濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥得到MnSO4·7H2O晶體，故答案為：加熱濃縮、冷卻結晶、過濾；

①由題意可知，MnSO4·7H2O晶體受熱分解生成的氣體中含有二氧化硫、三氧化硫和水蒸氣，三氧化硫能溶于濃硫酸，二氧化硫不溶于濃硫酸，混合氣體經過濃硫酸，濃硫酸吸收了三氧化硫和水蒸氣，則氫氧化鈉溶液吸收的氣體為二氧化硫，故答案為：SO2；

②實驗開始時，通入氮氣的目的是排出裝置中的空氣，實驗中通入氮氣的目的是將MnSO4·7H2O晶體受熱分解生成的氣體全部趕至后面裝置吸收，防止影響實驗結果，故答案為：排出裝置中的空氣，并將生成的氣體全部趕至后面裝置吸收；

③83.1gMnSO4·7H2O的物質的量為=0.3mol，6.4g二氧化硫的物質的量為=0.1mol，設MnxOy中錳元素的化合價為a，由得失電子數目守恒可得0.3mol×（a—2）=0.1mol×2，解得a=，則MnxOy為Mn3O4，故答案為：Mn3O4。