软磁铁氧体是用量很大的一种磁性材料,也是电子信息和家电工业等的重要基础功能性材料。Mn3O4是生产软磁铁氧体材料的主要原料,实验室以SO2气体制备少量高纯Mn3O4的操作步骤如下:
【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。
②MnSO4在空气中高温煅烧生成Mn3O4和SO3,当温度超过1000℃时,Mn3O4易被氧化。
【步骤Ⅰ】制备MnSO4溶液:在三颈烧瓶中(装置见图1)

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。
(1)烧杯中石灰乳(有效成分为氢氧化钙)的作用为 吸收没有反应的二氧化硫,防止污染空气吸收没有反应的二氧化硫,防止污染空气。
(2)三颈烧瓶中生成MnSO4的反应化学方程式为 MnO2+SO2=MnSO4MnO2+SO2=MnSO4。
(3)步骤Ⅰ中,先通入氮气的目的是 排尽装置内空气排尽装置内空气。为使SO2尽可能转化完全,在不改变固液投料比,且通入的SO2和N2比例一定的条件下,可采取的合理措施有:及时搅拌反应液、水浴加热水浴加热(任写一条)。
【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,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,图2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。
(4)该曲线中A段所表示物质的化学式为 MnSO4MnSO4。
(5)试通过计算确定反应至图中C点时所对应的剩余固体成分的化学式 Mn2O3、Mn3O4Mn2O3、Mn3O4。
【答案】吸收没有反应的二氧化硫,防止污染空气;MnO2+SO2=MnSO4;排尽装置内空气;水浴加热;MnSO4;Mn2O3、Mn3O4
【解答】
【点评】
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