Question

3．高纯MnCO₃是广泛用于电子行业的强磁性材料．MnCO₃为白色粉末，不溶于水和乙醇，在潮湿环境下易被氧化，温度高于100℃开始分解．
Ⅰ．实验室以MnO₂为原料制备MnCO₃
（1）制备MnSO₄溶液：
①主要反应装置如图1，缓缓通入经N₂稀释的SO₂气体，发生反应的化学方程式为H₂SO₃+MnO₂═MnSO₄+H₂O．下列措施中，目的是加快化学反应速率的是AB（填标号）．
A．MnO₂加入前先研磨
B．搅拌
C．提高混合气中N₂比例
②已知实验室制取SO₂的原理是Na₂SO₃+2H₂SO₄（浓）=2NaHSO₄+SO₂↑+H₂O．选择图2所示部分装置与上图装置相连制备MnSO₄溶液，应选择的装置有abef（填标号）．

③若用空气代替N₂进行实验，缺点是空气中的O₂能氧化H₂SO₃，使SO₂利用率下降．（酸性环境下Mn²⁺不易被氧化）
（2）制备MnCO₃固体：
实验步骤：①向MnSO₄溶液中边搅拌边加入饱和NH₄HCO₃溶液生成MnCO₃沉淀，反应结束后过滤；②…；③在70-80℃下烘干得到纯净干燥的MnCO₃固体．
②需要用到的试剂有盐酸酸化的BaCl₂溶液、乙醇．
Ⅱ．设计实验方案
（3）利用沉淀转化的方法证明K_sp（MnCO₃）＜K_sp（NiCO₃）向Na₂CO₃溶液中滴加0.1mol•L^-1的NiSO₄溶液直至浅绿色沉淀不再增加，再滴加少量0.1mol•L^-1的MnSO₄溶液，沉淀变成白色．
（已知NiCO₃为难溶于水的浅绿色固体）
（4）证明H₂SO₄的第二步电离不完全用pH计测量Na₂SO₄溶液的pH大于7．[查阅资料表明K₂（H₂SO₄）=1.1×10^-2]．

Answer 1

分析 （1）①根据题干，亚硫酸与二氧化锰反应生成硫酸锰和水，增大接触面积，反应速率加快，提高混合其中N₂比例，二氧化硫的浓度减小；
②b装置制备二氧化硫，氮气与二氧化硫通过e装置混合，在图1装置中反应生成MnSO₄，利用f进行尾气处理，防止污染空气；
③氧气能与亚硫酸反应生成硫酸；
（2）步骤②为洗涤杂质，防止氧化与溶解损失；
（3）利用MnCO₃转化为NiCO₃浅绿色固体设计；
（4）pH计测量Na₂SO₄溶液的pH．

解答 解：（1）①根据题干，亚硫酸与二氧化锰反应生成硫酸锰和水，方程式为H₂SO₃+MnO₂═MnSO₄+H₂O；MnO₂研磨、反应时搅拌均可以增大接触面积，加快反应速率，提高混合其中N₂比例，二氧化硫的浓度减小，反应速率减小，
故答案为：H₂SO₃+MnO₂═MnSO₄+H₂O；AB；
②反应不需要加热制备二氧化硫，b装置制备二氧化硫，氮气与二氧化硫通过e装置混合，在图1装置中反应生成MnSO₄，利用f进行尾气处理，防止尾气中二氧化硫污染空气，
故选：abef；
③制备原理为：H₂SO₃+MnO₂═MnSO₄+H₂O，若用空气代替N₂进行实验，氧气能与亚硫酸反应生成硫酸，二氧化硫利用率降低，
故答案为：空气中的O₂能氧化H₂SO₃，使SO₂利用率下降；
（2）步骤②为洗涤杂质，用盐酸酸化的BaCl₂溶液检验硫酸根离子是否洗净；MnCO₃为白色粉末，不溶于水和乙醇，在潮湿环境下易被氧化，应用酒精洗涤，可以防止被氧化，因溶解导致的损失
故答案为：盐酸酸化的BaCl₂溶液、乙醇；
（3）向MnCO₃固体中滴入NiNO₃溶液，白色固体转化为浅绿色固体，说明K_sp（MnCO₃）＜K_sp（NiCO₃），
故答案为：向Na₂CO₃溶液中滴加0.1 mol•L^-1的NiSO₄溶液直至浅绿色沉淀不再增加，再滴加少量0.1 mol•L^-1的MnSO₄溶液，沉淀变成白色；
（4）证明H₂SO₄的第二步电离不完全，用pH计测量Na₂SO₄溶液的pH大于7，说明H₂SO₄的第二步电离不完全，
故答案为：用pH计测量Na₂SO₄溶液的pH大于7．

点评 本题以物质制备为载体，考查反应速率影响因素、对原理与装置的分析评价、物质的分离提纯、实验方案设计等，注意对题目信息的应用，是对学生综合能力的考查，需要学生具备扎实的基础．