Question

高纯MnCO₃是制备高性能磁性材料的主要原料．实验室以MnO₂为原料制备少量高纯MnCO₃的操作步骤如下：
（1）制备MnSO₄溶液：
在烧瓶中（装置见右图）加入一定量MnO₂和水，搅拌，通入SO₂和N₂混合气体，反应3h．停止通入SO₂，继续反应片刻，过滤（已知MnO₂+H₂SO₃=MnSO₄+H₂O）．
①石灰乳参与反应的化学方程式为______．
②反应过程中，为使SO₂尽可能转化完全，在通入SO₂和N₂比例一定、不改变固液投料的条件下，可采取的合理措施有______、______．
③若实验中将N₂换成空气，测得反应液中Mn²⁺、SO₄^2-的浓度随反应时间t变化如右图．导致溶液中Mn²⁺、SO₄^2-浓度变化产生明显差异的原因是______．
（2）制备高纯MnCO₃固体：已知MnCO₃难溶于水、乙醇，潮湿时易被空气氧化，100℃开始分解；Mn（OH）₂开始沉淀时pH=7.7．请补充由（1）制得的MnSO₄溶液制备高纯MnCO₃的操作步骤[实验中可选用的试剂：Ca（OH）₂、NaHCO₃、Na₂CO₃、C₂H₅OH]．
①______；②______；③______；④______；⑤低于100℃干燥．

Answer 1

解：（1）①石灰乳的作用是吸收尾气二氧化硫，碱和酸性氧化物反应得到对应的盐和水，答案为：SO₂+Ca（OH）₂=CaSO₃+H₂O；
②为使SO₂尽可能转化完全，应定要保证控制反应的温度，在通入SO₂和N₂比例一定、不改变固液投料的条件下，要求所通气体一定要慢，故答案为：控制适当的温度、缓慢通入混合气体；
③氮气的化学性质稳定，空气中氧气性质活泼，在Mn²⁺催化作用下，易把亚硫酸氧化成硫酸，而使硫酸根浓度增大，故答案为：Mn²⁺催化氧气与亚硫酸反应生成硫酸；
（2）制取的原理是碳酸根和锰离子之间反应生成碳酸锰的过程，但要考虑MnCO₃难溶于水、乙醇并在潮湿时易被空气氧化，100℃开始分解以及Mn（OH）₂开始沉淀时pH=7.7等因素，过程中控制溶液的PH值以及洗涤沉淀所选的溶剂要小心，故答案为：边搅拌边加入碳酸钠或碳酸氢钠，并控制溶液的PH＜7.7、过滤，用水洗涤2-3次、检验SO₄^2-是否被除去、用少量的乙醇洗涤．
分析：（1）①根据题中所示的石灰乳的作用是吸收尾气二氧化硫来回答；
②根据实验的操作原则，为了让气体尽可能转化，要根据反应所需的条件和用量严格操作；
③考虑氮气的化学性质稳定，空气中氧气的活泼性等因素的影响；
（2）根据题干中所给的试剂结合MnCO₃的性质来选择合适的制取方案．
点评：本题是一道实验综合性的题目，难度较大，考查了学生分析和解决问题的能力．