Question

13．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）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．检验水洗是否合格的方法是取最后一次洗涤的滤液少量于试管，加入用盐酸酸化的BaCl₂溶液，若无明显现象，说明水洗合格．
④用少量C₂H₅OH洗涤，其目的是乙醇容易挥发，便于低温干燥，防止MnCO₃受潮被氧化，受热分解；
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左边集气瓶可以使通入的SO₂和N₂混合均匀，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，反应的化学方程式为：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⁺，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，
故答案为：ac；
（2）②已知MnCO₃难溶于水，所以加入碳酸钠后反应生成碳酸锰，过滤，水洗2～3次，
故答案为：过滤，水洗2～3次；
③检验硫酸根离子是否洗净，可以检验最后一次洗涤液是否含有硫酸根离子，操作方法为：取最后一次洗涤的滤液少量于试管，加入用盐酸酸化的BaCl₂溶液，若无明显现象，说明水洗合格，
故答案为：取最后一次洗涤的滤液少量于试管，加入用盐酸酸化的BaCl₂溶液，若无明显现象，说明水洗合格；
④已知MnCO₃难溶于水、乙醇，潮湿时易被空气氧化，乙醇容易挥发，便于低温干燥，防止MnCO₃ 受潮被氧化，受热分解，
故答案为：乙醇容易挥发，便于低温干燥，防止MnCO₃ 受潮被氧化，受热分解．

点评 本题主要考查了制备高纯碳酸锰实验方案，题目难度中等，明确工艺流程、正确识图、理解离子反应的本质是解答的关键，试题的综合性强，充分考查了学生的分析能力及化学实验能力．