Question

2．高純MnCO₃是廣泛用于電子行業的強磁性材料．MnCO₃為白色粉末，不溶于水和乙醇，在潮濕環境下易被氧化，溫度高于100℃開始分解．
Ⅰ．實驗室以MnO₂為原料制備MnCO₃
（1）制備MnSO₄溶液：
①主要反應裝置如圖1，緩緩通入經N₂稀釋的SO₂氣體，發生反應H₂SO₃+MnO₂$\frac{\underline{\;電爐\;}}{\;}$MnSO₄+H₂O．下列措施中，目的是加快化學反應速率的是AB（填標號）．
A．MnO₂加入前先研磨       B．攪拌      C．提高混合氣中N₂比例
②已知實驗室制取SO₂的原理是Na₂SO₃+2H₂SO₄（濃） $\frac{\underline{\;電電爐\;}}{\;}$ 2NaHSO₄+SO₂↑+H₂O．選擇如圖2所示部分裝置與圖裝1置相連制備MnSO₄溶液，應選擇的裝置有abef（填標號）．

③若用空氣代替N₂進行實驗，缺點是空氣中的O₂能氧化H₂SO₃，使SO₂利用率下降．（酸性環境下Mn²⁺不易被氧化）
（2）制備MnCO₃固體：
實驗步驟：①向MnSO₄溶液中邊攪拌邊加入飽和NH₄HCO₃溶液生成MnCO₃沉淀，反應結束后過濾；②…；③在70-80℃下烘干得到純凈干燥的MnCO₃固體．
步驟②需要用到的試劑有乙醇．
Ⅱ．設計實驗方案
（3）利用沉淀轉化的方法證明K_SP（MnCO₃）＜K_SP（NiCO₃）：向少量NiSO₄溶液中滴加幾滴Na₂CO₃溶液，生成淺綠色沉淀，再滴加足量MnSO₄溶液，沉淀變成白色．（已知NiCO₃為難溶于水的淺綠色固體）
（4）證明H₂SO₄的第二步電離不完全：用pH計測量Na₂SO₄溶液的pH大于7．[查閱資料表明K₂（H₂SO₄）=1.1×10^-2]．

Answer 1

分析 （1）①增大接觸面積，反應速率加快，提高混合其中N₂比例，二氧化硫的濃度減小；
②b裝置制備二氧化硫，氮氣與二氧化硫通過e裝置混合，在圖1裝置中反應生成MnSO₄，利用f進行尾氣處理，防止污染空氣；
③氧氣能與亞硫酸反應生成硫酸；
（2）步驟②為洗滌雜質，防止氧化與溶解損失；
（3）利用MnCO₃轉化為NiCO₃淺綠色固體設計；
（4）測定0.1mol/L的硫酸氫鈉溶液的pH或Na₂SO₄溶液pH．

解答 解：（1）①MnO₂研磨、反應時攪拌均可以增大接觸面積，加快反應速率，提高混合其中N₂比例，二氧化硫的濃度減小，反應速率減小，
故選：AB；
②反應不需要加熱制備二氧化硫，b裝置制備二氧化硫，氮氣與二氧化硫通過e裝置混合，在圖1裝置中反應生成MnSO₄，利用f進行尾氣處理，防止尾氣中二氧化硫污染空氣，
故選：abef；
③制備原理為：H₂SO₃+MnO₂═MnSO₄+H₂O，若用空氣代替N₂進行實驗，氧氣能與亞硫酸反應生成硫酸，二氧化硫利用率降低，
故答案為：空氣中的O₂能氧化H₂SO₃，使SO₂利用率下降；
（2）步驟②為洗滌雜質，MnCO₃為白色粉末，不溶于水和乙醇，在潮濕環境下易被氧化，應用乙醇洗滌，可以防止被氧化，因溶解導致的損失，
故答案為：乙醇；
（3）先向少量NiSO₄溶液中滴加幾滴Na₂CO₃溶液，生成淺綠色沉淀，再滴加足量MnSO₄溶液，沉淀變成白色，可證明K_SP（MnCO₃）＜K_SP（NiCO₃），
故答案為：向少量NiSO₄溶液中滴加幾滴Na₂CO₃溶液，生成淺綠色沉淀，再滴加足量MnSO₄溶液，沉淀變成白色；
（4）配制0.1mol/L NaHSO₄溶液，測定溶液pH＞1，則說明H₂SO₄的第二步電離不完全，或用pH計測量Na₂SO₄溶液的pH大于7，也可證明H₂SO₄的第二步電離不完全，
故答案為：配制0.1mol/L NaHSO₄溶液，測定溶液pH＞1，說明H₂SO₄的第二步電離不完全（或用pH計測量Na₂SO₄溶液的pH大于7）．

點評 本題通過制備方案的設計，考查了反應速率影響因素、對原理與裝置的分析評價、物質的分離提純、實驗方案設計等知識，題目難度中等，注意對題目信息的應用，是對學生綜合能力的考查，需要學生具備扎實的基礎，試題培養了學生的化學實驗能力．