Question

9．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的實驗步驟如圖：
Ⅰ、制備MnSO₄溶液

在三頸燒瓶中加入4.35gMnO₂和足量的水，攪拌，通入SO₂和N₂，反應(yīng)3h．停止通入SO₂和N₂，繼續(xù)反應(yīng)片刻，過濾，洗滌，得MnSO₄溶液．
（1）制取MnSO₄的化學(xué)反應(yīng)方程式為MnO₂+SO₂=MnSO₄．
（2）石灰乳的作用是吸收尾氣SO₂，防止污染空氣．
（3）反應(yīng)過程中，為使SO₂盡可能轉(zhuǎn)化完全，在不改變固液投料的條件下，可采取的合理措施有控制適當?shù)乃�浴溫度、減緩?fù)ㄈ霘怏w的速度、減小SO₂在混合氣（與N₂）中的比例．（答兩條）
（4）水浴加熱的優(yōu)點是受熱均勻，容易控制溫度．
Ⅱ、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；pH=7.7時Mn（OH）₂開始沉淀．
實驗步驟：
①將所得MnSO₄溶液與20.0mL 2.0mol/L的Na₂CO₃溶液混合，充分反應(yīng)；②過濾，用少量水洗滌2～3次；③用少量C₂H₅OH洗滌；④低溫 （低于100℃） 干燥，得固體3.45g．
（1）MnSO₄溶液與Na₂CO₃溶液混合的正確操作為a．（填序號）
a．將Na₂CO₃溶液緩慢滴加到MnSO₄溶液中，邊加邊攪拌
b．將MnSO₄溶液緩慢滴加到Na₂CO₃溶液中，邊加邊攪拌
c．將Na₂CO₃溶液迅速倒入到MnSO₄溶液中，并充分攪拌
d．將MnSO₄溶液迅速倒入到Na₂CO₃溶液中，并充分攪拌
（2）檢驗MnCO₃固體是否洗滌干凈的方法為取最后一次洗滌液少許于試管中，滴加BaCl₂溶液，如果不產(chǎn)生沉淀，說明已洗滌干凈，否則說明未洗滌干凈．
（3）用少量C₂H₅OH洗滌的目的是乙醇沸點低于100℃，便于低溫干燥且MnCO₃不分解．
（4）MnCO₃的產(chǎn)率為75%．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）由題可知，二氧化錳和二氧化硫制得MnSO₄；
（2）SO₂有毒，污染空氣，石灰乳與SO₂發(fā)生反應(yīng)，吸收未反應(yīng)的SO₂；
（3）為使SO₂盡可能轉(zhuǎn)化完全，可以控制反應(yīng)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，或者減小SO₂在混合氣（與N₂）中的比例等；
（4）水浴加熱的優(yōu)點是受熱均勻，容易控制溫度；
Ⅱ．（1）pH=7.7時Mn（OH）₂開始沉淀，故應(yīng)選擇將Na₂CO₃溶液緩慢滴加到MnSO₄溶液中，邊加邊攪拌；
（2）MnCO₃固體表面附著硫酸根離子，故檢驗MnCO₃固體是否洗滌干凈的方法為檢驗其洗滌液是否含有硫酸根離子即可；
（3）已知MnCO₃難溶于水、乙醇，潮濕時易被空氣氧化，100℃開始分解，乙醇沸點低于100℃，便于低溫干燥且MnCO₃不分解；
（4）計算MnSO₄溶液與20.0mL 2.0mol/L的Na₂CO₃溶液混合制得碳酸錳的理論量，再計算其產(chǎn)率．

解答 解：Ⅰ．（1）二氧化錳具有氧化性，二氧化硫具有還原性，制取MnSO₄的化學(xué)反應(yīng)方程式為：MnO₂+SO₂=MnSO₄；
故答案為：MnO₂+SO₂=MnSO₄；
（2）SO₂有毒，污染空氣，石灰乳與SO₂發(fā)生反應(yīng)，吸收未反應(yīng)的SO₂；
故答案為：吸收尾氣SO₂，防止污染空氣；
（3）為使SO₂盡可能轉(zhuǎn)化完全，可以控制反應(yīng)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，或者減小SO₂在混合氣（與N₂）中的比例等；
故答案為：控制適當?shù)乃�浴溫度、減緩?fù)ㄈ霘怏w的速度、減小SO₂在混合氣（與N₂）中的比例；
（4）水浴加熱的優(yōu)點是受熱均勻，容易控制溫度；
故答案為：受熱均勻，容易控制溫度；
Ⅱ．（1）pH=7.7時Mn（OH）₂開始沉淀，故應(yīng)選擇將Na₂CO₃溶液緩慢滴加到MnSO₄溶液中，邊加邊攪拌；
故答案為：a；
（2）MnCO₃固體表面附著硫酸根離子，故檢驗MnCO₃固體是否洗滌干凈的方法為檢驗其洗滌液是否含有硫酸根離子，方法為：取最后一次洗滌液少許于試管中，滴加BaCl₂溶液，如果不產(chǎn)生沉淀，說明已洗滌干凈，否則說明未洗滌干凈；
故答案為：取最后一次洗滌液少許于試管中，滴加BaCl₂溶液，如果不產(chǎn)生沉淀，說明已洗滌干凈，否則說明未洗滌干凈；
（3）已知MnCO₃難溶于水、乙醇，潮濕時易被空氣氧化，100℃開始分解，乙醇沸點低于100℃，便于低溫干燥且MnCO₃不分解；
故答案為：乙醇沸點低于100℃，便于低溫干燥且MnCO₃不分解；
（4）MnSO₄溶液與20.0mL 2.0mol/L的Na₂CO₃溶液混合理論得到碳酸錳的物質(zhì)的量為：20.0mL×10^-3×2.0mol/L=0.04mol，質(zhì)量為：0.04mol×115g/mol=4.6g，則產(chǎn)率為：$\frac{3.45g}{4.6g}×100%$=75%；
故答案為：75%．

點評 本題以物質(zhì)制備為載體，考查學(xué)生對原理的分析理解、物質(zhì)的分離提純、氧化還原反應(yīng)、物質(zhì)含量測定、實驗方案設(shè)計、信息獲取與遷移運用等，需要學(xué)生具備扎實的基礎(chǔ)，題目難度中等．