Question

3．高純MnCO₃是廣泛用于電子行業(yè)的強磁性材料．MnCO₃為白色粉末，不溶于水和乙醇，在潮濕環(huán)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(jīng)N₂稀釋的SO₂氣體，發(fā)生反應的化學方程式為H₂SO₃+MnO₂═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）=2NaHSO₄+SO₂↑+H₂O．選擇圖2所示部分裝置與上圖裝置相連制備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(huán)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(jié)束后過濾；②…；③在70-80℃下烘干得到純凈干燥的MnCO₃固體．
②需要用到的試劑有鹽酸酸化的BaCl₂溶液、乙醇．
Ⅱ．設(shè)計實驗方案
（3）利用沉淀轉(zhuǎn)化的方法證明K_sp（MnCO₃）＜K_sp（NiCO₃）向Na₂CO₃溶液中滴加0.1mol•L^-1的NiSO₄溶液直至淺綠色沉淀不再增加，再滴加少量0.1mol•L^-1的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根據(jù)題干，亞硫酸與二氧化錳反應生成硫酸錳和水，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�。�
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(zhì)，防止氧化與溶解損失；
（3）利用MnCO₃轉(zhuǎn)化為NiCO₃淺綠色固體設(shè)計；
（4）pH計測量Na₂SO₄溶液的pH．

解答 解：（1）①根據(jù)題干，亞硫酸與二氧化錳反應生成硫酸錳和水，方程式為H₂SO₃+MnO₂═MnSO₄+H₂O；MnO₂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，
故答案為：H₂SO₃+MnO₂═MnSO₄+H₂O；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(zhì)，用鹽酸酸化的BaCl₂溶液檢驗硫酸根離子是否洗凈；MnCO₃為白色粉末，不溶于水和乙醇，在潮濕環(huán)境下易被氧化，應用酒精洗滌，可以防止被氧化，因溶解導致的損失
故答案為：鹽酸酸化的BaCl₂溶液、乙醇；
（3）向MnCO₃固體中滴入NiNO₃溶液，白色固體轉(zhuǎn)化為淺綠色固體，說明K_sp（MnCO₃）＜K_sp（NiCO₃），
故答案為：向Na₂CO₃溶液中滴加0.1 mol•L^-1的NiSO₄溶液直至淺綠色沉淀不再增加，再滴加少量0.1 mol•L^-1的MnSO₄溶液，沉淀變成白色；
（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，說明H₂SO₄的第二步電離不完全，
故答案為：用pH計測量Na₂SO₄溶液的pH大于7．

點評 本題以物質(zhì)制備為載體，考查反應速率影響因素、對原理與裝置的分析評價、物質(zhì)的分離提純、實驗方案設(shè)計等，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(chǔ)．