Question

19．高纯MnCO₃是制备高性能磁性材料的主要原料．某化学小组在实验室模拟用软锰矿（主要成分MnO₂，杂质为铁及铜的化合物等）制备高纯碳酸锰，过程如下（部分操作和条件略）：
①缓慢向烧瓶中（见图）通入过量混合气进行“浸锰”操作，主要反应原理为：SO₂+H₂O=H₂SO₃；MnO₂+H₂SO₃=MnSO₄+H₂O（铁浸出后，过量的SO₂会将Fe³⁺还原为Fe²⁺）
②向“浸锰”结束后的烧瓶中加入一定量纯MnO₂粉末．
③再用Na₂CO₃溶液调节pH为3.5左右，过滤．
④调节滤液pH为6.5～7.2，加入NH₄HCO₃，有无色无味的气体放出，同时有浅红色的沉淀生成，经过滤、洗涤、干燥，得到高纯碳酸锰．请回答：
（1）石灰乳参与反应的化学方程式为Ca（OH）₂+SO₂═CaSO₃+H₂O．

（2）“浸锰”反应中往往有副产物MnS₂O₆的生成，温度对“浸锰”反应的影响如下图，为减少MnS₂O₆ 的生成，“浸锰”过程适宜的温度是150℃（或150℃以上）．

（3）查阅下表回答②中加入一定量纯MnO₂粉末的主要作用是将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，将过量的SO₂氧化除去．

物质	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Mn（OH）2	Cu（OH）2
开始沉淀pH	2.7	7.6	8.3	4.7
完全沉淀pH	3.7	9.6	9.8	6.7

（4）③中所得的滤液中含有Cu²⁺，可添加过量的难溶电解质MnS除去Cu²⁺，经过滤，得到纯净的MnSO₄溶液．用平衡移动原理解释加入MnS的作用MnS_（S）?Mn²⁺_（aq）+S^2-_（aq）、S^2-_（aq）+Cu²⁺_（aq）?CuS_（S） 生成的CuS比MnS更难溶，促进MnS不断溶解，平衡右移，使Cu²⁺除去．
（5）④中加入NH₄HCO₃后发生反应的离子方程式是Mn²⁺+2HCO₃^-=MnCO₃↓+CO₂↑+H₂O．
（6）已知MnCO₃难溶于水和乙醇，潮湿时易被空气氧化，100℃开始分解．请问用少量C₂H₅OH洗涤的原因是防止MnCO₃潮湿时被空气氧化、便于在温度低于100℃干燥等．

Answer 1

分析 （1）反应装置中石灰乳是用来吸收尾气的，实验中的尾气中含有二氧化硫，用石灰乳吸收；
（2）选择Mn²⁺的浸出率最大、MnS₂O₆的生成率最小时温度；
（3）二氧化锰有氧化性，能分别和亚铁离子、二氧化硫发生氧化还原反应，再调节溶液pH将铁离子转化为氢氧化铁沉淀除去；
（4）根据平衡移动的原理，当生成物的浓度减少时，平衡向正反应方向移动，CuS比MnS更难溶，MnS不断溶解生成更难溶的CuS；
（5）④中加入NH₄HCO₃后，有浅红色的沉淀生成为碳酸锰，生成的无色气体为二氧化碳；
（6）MnCO₃难溶于水和乙醇，但潮湿时易被空气氧化，所以不能用水洗涤，而用乙醇洗涤，同时乙醇易挥发，所以可以在100℃以下干燥．

解答 解：（1）反应装置中石灰乳是用来吸收尾气的，实验中的尾气中含有二氧化硫，用石灰乳吸收，反应的化学方程式为Ca（OH）₂+SO₂═CaSO₃+H₂O，
故答案为：Ca（OH）₂+SO₂═CaSO₃+H₂O；
（2）当温度150℃以上时，MnS₂O₆的生成率几乎为0，高于30℃以上Mn²⁺的浸出率提高不大，“浸锰”的适宜温度是150℃（或150℃以上），
故答案为：150℃（或150℃以上）；
（3）二氧化锰有氧化性，能氧化二价铁离子和二氧化硫，所以②中加入一定量纯MnO₂粉末，能将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，将过量的SO₂氧化除去，再调节溶液pH将铁离子转化为氢氧化铁沉淀除去，
故答案为：将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，将过量的SO₂氧化除去；
（4）③中所得的滤液中含有Cu²⁺，添加过量的难溶电解质MnS，CuS比MnS更难溶，所以MnS不断溶解，MnS_（S）?Mn²⁺_（aq）+S^2-_（aq）、S^2-_（aq）+Cu²⁺_（aq）?CuS_（S）平衡右移，使Cu²⁺除去，
故答案为：MnS_（S）?Mn²⁺_（aq）+S^2-_（aq）、S^2-_（aq）+Cu²⁺_（aq）?CuS_（S） 生成的CuS比MnS更难溶，促进MnS不断溶解，平衡右移，使Cu²⁺除去；
（5）④中加入NH₄HCO₃后，有浅红色的沉淀生成为碳酸锰，生成的无色气体为二氧化碳，反应方程式为：Mn²⁺+2HCO₃^-=MnCO₃↓+CO₂↑+H₂O，
故答案为：Mn²⁺+2HCO₃^-=MnCO₃↓+CO₂↑+H₂O；
（6）MnCO₃难溶于水和乙醇，但潮湿时易被空气氧化，所以不能用水洗涤，而用乙醇洗涤，同时乙醇易挥发，所以可以在100℃以下干燥，
故答案为：防止MnCO₃潮湿时被空气氧化、便于在温度低于100℃干燥等．

点评 本题考查物质制备实验，题目综合性，注意对题目信息的应用、控制操作条件与物质的分离提纯，侧重考查学生对知识的综合应用，难度中等．