Question

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K2SO4和Mn3O4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(shí)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(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)，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?dú)�，再通入SO2和N2混合氣體，攪拌反應(yīng)3小時(shí)。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?dú)獾哪康氖莀___________。為使SO2盡可能轉(zhuǎn)化完全，在不改變固液投料和通入的SO2和N2比例一定的條件下，可采取的合理措施有：及時(shí)攪拌反應(yīng)液、____________（任寫1條）。

（步驟II）制備MnSO4•H2O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MnSO4•H2O晶體。

（步驟III）制備Mn3O4固體：準(zhǔn)確稱取101.4mg MnSO4•H2O，將MnSO4•H2O晶體在空氣中高溫煅燒，下圖是用熱重分析儀測定煅燒時(shí)溫度與剩余固體質(zhì)量變化曲線。

（7）Mn3O4中的Mn元素有+2，+3價(jià)，則Mn3O4中+2價(jià)和+3價(jià)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(jì)算確定反應(yīng)至圖中C點(diǎn)時(shí)所對應(yīng)的剩余固體成分的化學(xué)式____（請寫出計(jì)算過程）。

Answer 1