Question

13．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(xù)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?shù)臏囟?nbsp;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）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．檢驗水洗是否合格的方法是取最后一次洗滌的濾液少量于試管，加入用鹽酸酸化的BaCl₂溶液，若無明顯現(xiàn)象，說明水洗合格．
④用少量C₂H₅OH洗滌，其目的是乙醇容易揮發(fā)，便于低溫干燥，防止MnCO₃受潮被氧化，受熱分解；
⑤低于100℃干燥．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)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(jù)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(jù)此答題．

解答 解：（1）①左邊集氣瓶可以使通入的SO₂和N₂混合均勻，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，反應的化學方程式為：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⁺，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，
故答案為：ac；
（2）②已知MnCO₃難溶于水，所以加入碳酸鈉后反應生成碳酸錳，過濾，水洗2～3次，
故答案為：過濾，水洗2～3次；
③檢驗硫酸根離子是否洗凈，可以檢驗最后一次洗滌液是否含有硫酸根離子，操作方法為：取最后一次洗滌的濾液少量于試管，加入用鹽酸酸化的BaCl₂溶液，若無明顯現(xiàn)象，說明水洗合格，
故答案為：取最后一次洗滌的濾液少量于試管，加入用鹽酸酸化的BaCl₂溶液，若無明顯現(xiàn)象，說明水洗合格；
④已知MnCO₃難溶于水、乙醇，潮濕時易被空氣氧化，乙醇容易揮發(fā)，便于低溫干燥，防止MnCO₃ 受潮被氧化，受熱分解，
故答案為：乙醇容易揮發(fā)，便于低溫干燥，防止MnCO₃ 受潮被氧化，受熱分解．

點評 本題主要考查了制備高純碳酸錳實驗方案，題目難度中等，明確工藝流程、正確識圖、理解離子反應的本質是解答的關鍵，試題的綜合性強，充分考查了學生的分析能力及化學實驗能力．