Question

19．高純MnCO₃是制備高性能磁性材料的主要原料．某化學(xué)小組在實(shí)驗(yàn)室模擬用軟錳礦（主要成分MnO₂，雜質(zhì)為鐵及銅的化合物等）制備高純碳酸錳，過(guò)程如下（部分操作和條件略）：
①緩慢向燒瓶中（見(jiàn)圖）通入過(guò)量混合氣進(jìn)行“浸錳”操作，主要反應(yīng)原理為：SO₂+H₂O=H₂SO₃；MnO₂+H₂SO₃=MnSO₄+H₂O（鐵浸出后，過(guò)量的SO₂會(huì)將Fe³⁺還原為Fe²⁺）
②向“浸錳”結(jié)束后的燒瓶中加入一定量純MnO₂粉末．
③再用Na₂CO₃溶液調(diào)節(jié)pH為3.5左右，過(guò)濾．
④調(diào)節(jié)濾液pH為6.5～7.2，加入NH₄HCO₃，有無(wú)色無(wú)味的氣體放出，同時(shí)有淺紅色的沉淀生成，經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥，得到高純碳酸錳．請(qǐng)回答：
（1）石灰乳參與反應(yīng)的化學(xué)方程式為Ca（OH）₂+SO₂═CaSO₃+H₂O．

（2）“浸錳”反應(yīng)中往往有副產(chǎn)物MnS₂O₆的生成，溫度對(duì)“浸錳”反應(yīng)的影響如下圖，為減少M(fèi)nS₂O₆ 的生成，“浸錳”過(guò)程適宜的溫度是150℃（或150℃以上）．

（3）查閱下表回答②中加入一定量純MnO₂粉末的主要作用是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，將過(guò)量的SO₂氧化除去．

物質(zhì)	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Mn（OH）2	Cu（OH）2
開(kāi)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中所得的濾液中含有Cu²⁺，可添加過(guò)量的難溶電解質(zhì)MnS除去Cu²⁺，經(jīng)過(guò)濾，得到純凈的MnSO₄溶液．用平衡移動(dòng)原理解釋加入MnS的作用MnS_（S）?Mn²⁺_（aq）+S^2-_（aq）、S^2-_（aq）+Cu²⁺_（aq）?CuS_（S） 生成的CuS比MnS更難溶，促進(jìn)MnS不斷溶解，平衡右移，使Cu²⁺除去．
（5）④中加入NH₄HCO₃后發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是Mn²⁺+2HCO₃^-=MnCO₃↓+CO₂↑+H₂O．
（6）已知MnCO₃難溶于水和乙醇，潮濕時(shí)易被空氣氧化，100℃開(kāi)始分解．請(qǐng)問(wèn)用少量C₂H₅OH洗滌的原因是防止MnCO₃潮濕時(shí)被空氣氧化、便于在溫度低于100℃干燥等．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)裝置中石灰乳是用來(lái)吸收尾氣的，實(shí)驗(yàn)中的尾氣中含有二氧化硫，用石灰乳吸收；
（2）選擇Mn²⁺的浸出率最大、MnS₂O₆的生成率最小時(shí)溫度；
（3）二氧化錳有氧化性，能分別和亞鐵離子、二氧化硫發(fā)生氧化還原反應(yīng)，再調(diào)節(jié)溶液pH將鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀除去；
（4）根據(jù)平衡移動(dòng)的原理，當(dāng)生成物的濃度減少時(shí)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，CuS比MnS更難溶，MnS不斷溶解生成更難溶的CuS；
（5）④中加入NH₄HCO₃后，有淺紅色的沉淀生成為碳酸錳，生成的無(wú)色氣體為二氧化碳；
（6）MnCO₃難溶于水和乙醇，但潮濕時(shí)易被空氣氧化，所以不能用水洗滌，而用乙醇洗滌，同時(shí)乙醇易揮發(fā)，所以可以在100℃以下干燥．

解答 解：（1）反應(yīng)裝置中石灰乳是用來(lái)吸收尾氣的，實(shí)驗(yàn)中的尾氣中含有二氧化硫，用石灰乳吸收，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Ca（OH）₂+SO₂═CaSO₃+H₂O，
故答案為：Ca（OH）₂+SO₂═CaSO₃+H₂O；
（2）當(dāng)溫度150℃以上時(shí)，MnS₂O₆的生成率幾乎為0，高于30℃以上Mn²⁺的浸出率提高不大，“浸錳”的適宜溫度是150℃（或150℃以上），
故答案為：150℃（或150℃以上）；
（3）二氧化錳有氧化性，能氧化二價(jià)鐵離子和二氧化硫，所以②中加入一定量純MnO₂粉末，能將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，將過(guò)量的SO₂氧化除去，再調(diào)節(jié)溶液pH將鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀除去，
故答案為：將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，將過(guò)量的SO₂氧化除去；
（4）③中所得的濾液中含有Cu²⁺，添加過(guò)量的難溶電解質(zhì)MnS，CuS比MnS更難溶，所以MnS不斷溶解，MnS_（S）?Mn²⁺_（aq）+S^2-_（aq）、S^2-_（aq）+Cu²⁺_（aq）?CuS_（S）平衡右移，使Cu²⁺除去，
故答案為：MnS_（S）?Mn²⁺_（aq）+S^2-_（aq）、S^2-_（aq）+Cu²⁺_（aq）?CuS_（S） 生成的CuS比MnS更難溶，促進(jìn)MnS不斷溶解，平衡右移，使Cu²⁺除去；
（5）④中加入NH₄HCO₃后，有淺紅色的沉淀生成為碳酸錳，生成的無(wú)色氣體為二氧化碳，反應(yīng)方程式為：Mn²⁺+2HCO₃^-=MnCO₃↓+CO₂↑+H₂O，
故答案為：Mn²⁺+2HCO₃^-=MnCO₃↓+CO₂↑+H₂O；
（6）MnCO₃難溶于水和乙醇，但潮濕時(shí)易被空氣氧化，所以不能用水洗滌，而用乙醇洗滌，同時(shí)乙醇易揮發(fā)，所以可以在100℃以下干燥，
故答案為：防止MnCO₃潮濕時(shí)被空氣氧化、便于在溫度低于100℃干燥等．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)，題目綜合性，注意對(duì)題目信息的應(yīng)用、控制操作條件與物質(zhì)的分離提純，側(cè)重考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合應(yīng)用，難度中等．