Question

【題目】高高純MnCO3是制備高性能磁性材料的主要原料．實驗室以MnO2為原料制備少量高純MnCO3的操作步驟如下：

（1）制備MnSO4溶液：在燒瓶中（裝置圖1）加入一定量MnO2和水，攪拌，通入SO2和N2混合氣體，反應3h．停止通入SO2 ， 繼續反應片刻，過濾
①寫出反應方程式：MnO2+H2SO3=；石灰乳參與反應的化學方程式為 ．
②反應過程中，為使SO2盡可能轉化完全，在通人SO2和N2比例一定、不改變固液投料的條件下，可采取的合理措施有（填兩種）、 ．
③若實驗中將N2換成空氣，測得反應液中Mn2+、SO42﹣的濃度隨反應時間t變化如圖2．導致溶液中Mn2+、SO42﹣濃度變化產生明顯差異，若其中Mn2+對O2與H2SO3反應所起的作用是 ．
（2）制備高純MnCO3固體：已知MnCO3難溶于水、乙醇，潮濕時易被空氣氧化，100℃開始分解；Mn（OH）2開始沉淀的pH=7.7．
請補充由（1）制得的MnSO4溶液制備高純MnCO3的操作步驟[實驗中可選用的試劑：H2O，Ca（OH）2、NaHCO3、Na2CO3、C2H5OH]．
①邊攪拌邊加入 ， 并控制溶液pH7.7；
②；
③；
④；
⑤低于100℃干燥．

Answer 1

【答案】
（1）MnSO4+H2O；SO2+Ca（OH）2=CaSO3+H2O；控制適當的溫度；緩慢通入混合氣體；Mn2+催化氧氣與亞硫酸反應生成硫酸
（2）碳酸鈉；＜；濾，用少量水洗滌2﹣3次；檢驗SO42﹣是否被洗滌干凈；用少量的乙醇洗滌
【解析】解：（1）①MnO2做氧化劑把亞硫酸氧化為硫酸，自身被還原為Mn2+ ， 故反應的離子方程式為：MnO2+H2SO3=MnSO4+H2O；石灰乳的作用是吸收尾氣二氧化硫，堿和酸性氧化物反應得到對應的鹽和水，反應為SO2+Ca（OH）2=CaSO3+H2O；所以答案是：MnSO4+H2O；SO2+Ca（OH）2=CaSO3+H2O；②為使SO2盡可能轉化完全，一定要保證控制反應的溫度，在通入SO2和N2比例一定、不改變固液投料的條件下，要求所通氣體一定要慢；
所以答案是：控制適當的溫度、緩慢通入混合氣體；③氮氣的化學性質穩定，空氣中氧氣性質活潑，在Mn2+催化作用下，易把亞硫酸氧化成硫酸，而使硫酸根濃度增大；
所以答案是：Mn2+催化氧氣與亞硫酸反應生成硫酸；（2）制取的原理是碳酸根和錳離子之間反應生成碳酸錳的過程，但要考慮MnCO3難溶于水、乙醇并在潮濕時易被空氣氧化，100℃開始分解以及Mn（OH）2開始沉淀時pH=7.7等因素，過程中控制溶液的PH值以及洗滌沉淀所選的溶劑要小心，所以實驗步驟為：①邊攪拌邊加入 Na2CO3 ， 并控制溶液pH＜7.7；②過濾，用少量水洗滌2～3次；③檢驗SO42﹣是否被洗滌干凈：取最后一次洗滌液于試管中，滴加BaCl2溶液，再滴加稀鹽酸，若無沉淀生成，則洗滌干凈；④用少量乙醇洗滌；⑤低于100℃干燥；
所以答案是：①碳酸鈉；＜；
②過濾，用少量水洗滌2﹣3次； ③檢驗SO42﹣是否被洗滌干凈；④用少量的乙醇洗滌．