Question

8．高純MnCO₃是制備高性能磁性材料的主要原料．實驗室以MnO₂為原料制備少量高純MnCO₃的操作步驟如下：
（1）制備MnSO₄溶液：在燒瓶中（裝置見右圖）加入一定量MnO₂和水，攪拌，通入SO₂和N₂混合氣體，反應3h．停止通入SO₂，繼續反應片刻，過濾．
①寫出左邊集氣瓶的作用混合SO₂和N₂．
②石灰乳的作用是：SO₂+Ca（OH）₂=CaSO₃+H₂O（用化學方程式表示）
③寫出MnO₂和H₂SO₃反應的離子反應方程式MnO₂+H₂SO₃=Mn²⁺+SO₄^2-+H₂O．
④反應過程中，為使SO₂盡可能轉化完全，在通入SO₂和N₂比例一定、不改變固液投料的條件下，可采取的合理措施有ac（選擇選項填空）．
a．緩慢通入混合氣體    b．快速通入混合氣體    c．控制適當的溫度   d．高溫加熱
（2）制備高純MnCO₃固體：已知MnCO₃難溶于水、乙醇，潮濕時易被空氣氧化，100℃開始分解；Mn（OH）₂開始沉淀時pH=7.7．請補充由（1）時制得的MnSO₄制備高純MnCO₃的操作步驟．
【實驗中可選用的試劑：Ca（OH）₂、NaHCO₃、Na₂CO₃、C₂H₅OH】
①邊攪拌邊加入Na₂CO₃，并控制溶液pH＜7.7；
②過濾，水洗2～3次；
③檢驗SO₄^2-是否被洗滌干凈．檢驗時是（填“是”或“否”）必須加鹽酸酸化；
④用少量C₂H₅OH洗滌；
⑤低于100℃干燥．

Answer 1

分析 （1）①根據實驗裝置圖可知，左邊集氣瓶的作用是混合SO₂和N₂；
②石灰乳的作用是吸收尾氣二氧化硫，堿和酸性氧化物反應得到對應的鹽和水；
③MnO₂做氧化劑把亞硫酸氧化為硫酸，自身被還原為Mn²⁺，據此書寫反應的離子方程式；
④為使SO₂盡可能轉化完全，一定要保證控制反應的溫度，在通入SO₂和N₂比例一定、不改變固液投料的條件下，要求所通氣體一定要慢；
（2）制取的原理是碳酸根和錳離子之間反應生成碳酸錳的過程，但要考慮MnCO₃難溶于水、乙醇并在潮濕時易被空氣氧化，100℃開始分解以及Mn（OH）₂開始沉淀時pH=7.7等因素，過程中控制溶液的PH值以及洗滌沉淀所選的溶劑要小心，據此答題．

解答 解：（1）①左邊集氣瓶的作用是混合SO₂和N₂ ，
故答案為：混合SO₂和N₂；
②石灰乳的作用是吸收尾氣二氧化硫，堿和酸性氧化物反應得到對應的鹽和水，反應為SO₂+Ca（OH）₂=CaSO₃+H₂O，
故答案為：SO₂+Ca（OH）₂=CaSO₃+H₂O；
③MnO₂做氧化劑把亞硫酸氧化為硫酸，自身被還原為Mn²⁺，故反應的離子方程式為：MnO₂+H₂SO₃=Mn²⁺+SO₄^2-+H₂O，
故答案為：MnO₂+H₂SO₃=Mn²⁺+SO₄^2-+H₂O；
④使SO₂盡可能轉化完全，應定要保證控制反應的溫度，在通入SO₂和N₂比例一定、不改變固液投料的條件下，要求所通氣體一定要慢，故選ac；
（2）制取的原理是碳酸根和錳離子之間反應生成碳酸錳的過程，但要考慮MnCO₃難溶于水、乙醇并在潮濕時易被空氣氧化，100℃開始分解以及Mn（OH）₂開始沉淀時pH=7.7等因素，過程中控制溶液的PH值以及洗滌沉淀所選的溶劑要小心，所以實驗步驟為邊攪拌邊加入碳酸鈉或碳酸氫鈉，并控制溶液的PH＜7.7、過濾，用水洗滌2-3次、檢驗SO₄^2-是否被除去，此時必須用鹽酸將溶液酸化，用少量的乙醇洗滌，
故答案為：過濾，水洗2～3次；是； C₂H₅OH．

點評 本題主要考查了制備高純碳酸錳實驗方案，讀懂工藝流程，正確識圖、理解離子反應的本質是解答的關鍵，本題實驗綜合性強，難度中等．