Question

8．高纯MnCO₃是制备高性能磁性材料的主要原料．实验室以MnO₂为原料制备少量高纯MnCO₃的操作步骤如下：
（1）制备MnSO₄溶液：在烧瓶中（装置见右图）加入一定量MnO₂和水，搅拌，通入SO₂和N₂混合气体，反应3h．停止通入SO₂，继续反应片刻，过滤．
①写出左边集气瓶的作用混合SO₂和N₂．
②石灰乳的作用是：SO₂+Ca（OH）₂=CaSO₃+H₂O（用化学方程式表示）
③写出MnO₂和H₂SO₃反应的离子反应方程式MnO₂+H₂SO₃=Mn²⁺+SO₄^2-+H₂O．
④反应过程中，为使SO₂尽可能转化完全，在通入SO₂和N₂比例一定、不改变固液投料的条件下，可采取的合理措施有ac（选择选项填空）．
a．缓慢通入混合气体    b．快速通入混合气体    c．控制适当的温度   d．高温加热
（2）制备高纯MnCO₃固体：已知MnCO₃难溶于水、乙醇，潮湿时易被空气氧化，100℃开始分解；Mn（OH）₂开始沉淀时pH=7.7．请补充由（1）时制得的MnSO₄制备高纯MnCO₃的操作步骤．
【实验中可选用的试剂：Ca（OH）₂、NaHCO₃、Na₂CO₃、C₂H₅OH】
①边搅拌边加入Na₂CO₃，并控制溶液pH＜7.7；
②过滤，水洗2～3次；
③检验SO₄^2-是否被洗涤干净．检验时是（填“是”或“否”）必须加盐酸酸化；
④用少量C₂H₅OH洗涤；
⑤低于100℃干燥．

Answer 1

分析 （1）①根据实验装置图可知，左边集气瓶的作用是混合SO₂和N₂；
②石灰乳的作用是吸收尾气二氧化硫，碱和酸性氧化物反应得到对应的盐和水；
③MnO₂做氧化剂把亚硫酸氧化为硫酸，自身被还原为Mn²⁺，据此书写反应的离子方程式；
④为使SO₂尽可能转化完全，一定要保证控制反应的温度，在通入SO₂和N₂比例一定、不改变固液投料的条件下，要求所通气体一定要慢；
（2）制取的原理是碳酸根和锰离子之间反应生成碳酸锰的过程，但要考虑MnCO₃难溶于水、乙醇并在潮湿时易被空气氧化，100℃开始分解以及Mn（OH）₂开始沉淀时pH=7.7等因素，过程中控制溶液的PH值以及洗涤沉淀所选的溶剂要小心，据此答题．

解答 解：（1）①左边集气瓶的作用是混合SO₂和N₂ ，
故答案为：混合SO₂和N₂；
②石灰乳的作用是吸收尾气二氧化硫，碱和酸性氧化物反应得到对应的盐和水，反应为SO₂+Ca（OH）₂=CaSO₃+H₂O，
故答案为：SO₂+Ca（OH）₂=CaSO₃+H₂O；
③MnO₂做氧化剂把亚硫酸氧化为硫酸，自身被还原为Mn²⁺，故反应的离子方程式为：MnO₂+H₂SO₃=Mn²⁺+SO₄^2-+H₂O，
故答案为：MnO₂+H₂SO₃=Mn²⁺+SO₄^2-+H₂O；
④使SO₂尽可能转化完全，应定要保证控制反应的温度，在通入SO₂和N₂比例一定、不改变固液投料的条件下，要求所通气体一定要慢，故选ac；
（2）制取的原理是碳酸根和锰离子之间反应生成碳酸锰的过程，但要考虑MnCO₃难溶于水、乙醇并在潮湿时易被空气氧化，100℃开始分解以及Mn（OH）₂开始沉淀时pH=7.7等因素，过程中控制溶液的PH值以及洗涤沉淀所选的溶剂要小心，所以实验步骤为边搅拌边加入碳酸钠或碳酸氢钠，并控制溶液的PH＜7.7、过滤，用水洗涤2-3次、检验SO₄^2-是否被除去，此时必须用盐酸将溶液酸化，用少量的乙醇洗涤，
故答案为：过滤，水洗2～3次；是； C₂H₅OH．

点评 本题主要考查了制备高纯碳酸锰实验方案，读懂工艺流程，正确识图、理解离子反应的本质是解答的关键，本题实验综合性强，难度中等．