Question

1．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（裝置見如圖）加入一定量MnO₂和水，攪拌，通入SO₂和N₂混合氣體，反應(yīng)3h．停止通入SO₂，繼續(xù)反應(yīng)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(xué)方程式表示）
③寫出MnO₂和H₂SO₃反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式MnO₂+H₂SO₃=Mn²⁺+SO₄^2-+H₂O．
④反應(yīng)過程中，為使SO₂盡可能轉(zhuǎn)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(dāng)?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(yīng)得到對應(yīng)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(yīng)的離子方程式；
④為使SO₂盡可能轉(zhuǎn)化完全，一定要保證控制反應(yīng)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(yīng)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(yīng)得到對應(yīng)的鹽和水，反應(yīng)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(yīng)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(zhuǎn)化完全，應(yīng)定要保證控制反應(yīng)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(yīng)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①邊攪拌邊加入碳酸鈉或碳酸氫鈉，并控制溶液的PH＜7.7，②過濾，用水洗滌2-3次，③檢驗SO₄^2-是否被洗滌干凈，可以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用少量的乙醇洗滌，主要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，
故答案為：過濾，水洗2～3次；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；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，讀懂工藝流程，正確識圖、理解離子反應(yīng)的本質(zhì)是解答的關(guān)鍵，本題實驗綜合性強，難度中等．