Question

碳酸锰（MnCO₃）是理想的高性能强磁性材料，也是制备Mn₂O₃、MnO₂等锰的氧化物的重要原料，广泛用于电子、化工、医药等行业。

（1）工业上制备方程式为：MnSO₄+2NH₄HCO₃=MnCO₃↓+（NH₄）₂SO₄+CO₂↑+H₂O。反应中通常需加入稍过量的NH₄HCO₃，且控制溶液的pH为6.8～7.4．加入稍过量的NH₄HCO₃的目的是              。

（2）实验室模拟工业二氧化锰制备硫酸锰装置如图

①石灰乳参与反应的化学方程式为               。

②反应过程中，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                  。

（3）MnCO₃在空气中加热易转化为不同价态的锰的氧化物，其固体残留率随温度的变化如图所示。则300℃时，剩余固体中n(Mn）∶n(O）为            ；图中点D对应固体的成分为            （填化学式）。

Answer

（1）加入稍过量的NH4HCO3能提高MnSO4的转化率，使MnCO3沉淀完全

（2）①Ca(OH）2十SO2=CaSO3+H2O；

②控制适当的温度、缓慢通人混合气体

⑶1∶2 (3分） Mn3O4和MnO(或其他合理表达）

【解析】

试题分析：（1）MnSO4+2NH4HCO3=MnCO3↓+（NH4）2SO4+CO2↑+H2O。反应中通常需加入稍过量的NH4HCO3，且控制溶液的pH为6.8～7.4；加入稍过量的NH4HCO3的目的是提高MnSO4的转化率，使MnCO3沉淀完全；

（2）根据制备硫酸锰装置图，

①石灰乳是防止二氧化硫污染空气，参与反应的化学方程式为Ca(OH）2十SO2=CaSO3+H2O。

②反应过程中，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控制适当的温度、缓慢通人混合气体。

（3）⑶设MnCO3的物质的量为1 mol，即质量为115 g

①A点剩余固体质量为115 g×75.65%＝87 g

减少的质量为115 g－87 g＝28 g

可知MnCO3失去的组成为CO

故剩余固体的成分为MnO2

②C点剩余固体质量为115 g×61.74%＝71 g

据锰元素守恒知m(Mn）＝55 g，则m(O ）1＝71 g－55 g＝16 g

则n(Mn）∶n(O）＝∶＝1∶1

故剩余固体的成分为MnO

同理，B点剩余固体质量为115 g×66.38%＝76.337 g

因m(Mn）＝55 g，则m(O ）2＝76.337 g－55 g＝21.337 g

则n(Mn）∶n(O）＝∶＝3∶4

故剩余固体的成分为Mn3O4

因D点介于B、C之间，故D点对应固体的成分为Mn3O4与MnO的混合物。

考点：本题考查化学工艺流程、化学计算。