Question

4．隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，錳的用量和應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大．硫酸錳作為基礎(chǔ)錳鹽，研究、開發(fā)生產(chǎn)硫酸錳的新工藝，尤其必要．現(xiàn)代工業(yè)常以軟錳礦（主要成分為MnO₂，雜質(zhì)為鐵和銅的化合物等）為原料通過“浸錳”操作制備高純硫酸錳，工藝流程示意圖如圖所示，請(qǐng)回答下列問題：
（1）實(shí)驗(yàn)室在過濾操作過程中，使用的玻璃儀器名稱為燒杯、玻璃棒、漏斗．
（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)的影響如圖1、圖2所示，為減少M(fèi)nS₂O₆的生成，“浸錳”的適宜溫度為150℃（或150℃以上）．（3）經(jīng)查閱資料，生成相應(yīng)氫氧化物時(shí)的pH如表所示．

化學(xué)式	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Mn（OH）2	Cu（OH）2
開始沉淀pH	2.7	7.6	8.3	4.7
完全沉淀pH	3.7	9.6	9.8	6.7

實(shí)際生產(chǎn)過程中，①中加入一定量純MnO₂粉末的主要作用是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，將過量的SO₂氧化除去；②中調(diào)節(jié)pH為3.5時(shí)，沉淀的主要成分是Fe（OH）₃．
（4）⑤中所得的濾液中含有Cu²⁺，可添加過量的難溶電解質(zhì)MnS除去Cu²⁺，經(jīng)過濾，得到純凈的MnSO₄．用平衡移動(dòng)原理解釋加入MnS的作用：MnS存在沉淀溶解平衡，MnS_（S）?Mn²⁺_（aq）+S^2-_（aq），加入后銅離子和硫離子結(jié)合市場(chǎng)難溶的硫化銅沉淀，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）檢驗(yàn)⑥中沉淀是否洗滌干凈的方法是取少量最后一次洗滌后的濾液放入試管中，滴加酸化的BaCl₂溶液，若無白色沉淀產(chǎn)生，則沉淀洗滌干凈；反之則未洗干凈．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)過濾裝置和操作步驟選擇玻璃儀器；
（2）根據(jù)“浸錳”溫度與MnS₂O₆ 的生成率的關(guān)系圖進(jìn)行解答，當(dāng)溫度150℃以上時(shí)，MnS₂O₆ 的生成率幾乎為0；
（3）根據(jù)表中氫氧化物的pH進(jìn)行分析解答，調(diào)pH為3.5時(shí)只有Fe（OH）₃開始沉淀，所以沉淀的主要成分是Fe（OH）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①中加入一定量純MnO₂粉末，能將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，將過量的SO₂氧化除去；
（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）沉淀會(huì)附著SO₄^2-離子，取最后一次洗滌液，用酸化的BaCl₂溶液檢驗(yàn)是否含有SO₄^2-．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)室在過濾操作過程中，使用的玻璃儀器名稱為燒杯、玻璃棒、漏斗，
故答案為：燒杯、玻璃棒、漏斗；
（2）根據(jù)“浸錳”溫度與MnS₂O₆ 的生成率的關(guān)系圖，當(dāng)溫度150℃以上時(shí)，MnS₂O₆ 的生成率幾乎為0，所以為減少M(fèi)nS₂O₆ 的生成，“浸錳”的適宜溫度是150℃（或150℃以上），
故答案為：150℃（或150℃以上）；
（3）查閱表調(diào)pH為3.5時(shí)只有Fe（OH）₃開始沉淀，所以沉淀的主要成分是Fe（OH）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①中加入一定量純MnO₂粉末，能將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，將過量的SO₂氧化除去，反應(yīng)的離子方程式為MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O，MnO₂+SO₂=Mn²⁺+SO₄^2-，
故答案為：將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，將過量的SO₂氧化除去；Fe（OH）₃；
（4）③中所得的濾液中含有Cu²⁺，添加過量的難溶電解質(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存在沉淀溶解平衡，MnS_（S）?Mn²⁺_（aq）+S^2-_（aq），加入后銅離子和硫離子結(jié)合市場(chǎng)難溶的硫化銅沉淀，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）沉淀會(huì)附著SO₄^2-離子，取最后一次洗滌液，滴加酸化的BaCl₂溶液，無沉淀生成，說明已洗凈，反之硫酸根離子和鋇離子結(jié)合生成硫酸鋇沉淀，表明未洗干凈，有SO₄^2-；
故答案為：取少量最后一次洗滌后的濾液放入試管中，滴加酸化的BaCl₂溶液，若無白色沉淀產(chǎn)生，則沉淀洗滌干凈；反之則未洗干凈．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了制備高純碳酸錳實(shí)驗(yàn)方案，讀懂工藝流程圖，掌握平衡移動(dòng)原理、理解離子反應(yīng)的本質(zhì)是解答的關(guān)鍵，本題實(shí)驗(yàn)綜合性強(qiáng)，題目難度中等．