Question

【题目】高高纯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（装置图1）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
①写出反应方程式：MnO2+H2SO3=；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，在通人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（填两种）、 ．
③若实验中将N2换成空气，测得反应液中Mn2+、SO42﹣的浓度随反应时间t变化如图2．导致溶液中Mn2+、SO42﹣浓度变化产生明显差异，若其中Mn2+对O2与H2SO3反应所起的作用是 ．
（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开始沉淀的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：H2O，Ca（OH）2、NaHCO3、Na2CO3、C2H5OH]．
①边搅拌边加入 ， 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；控制适当的温度；缓慢通入混合气体；Mn2+催化氧气与亚硫酸反应生成硫酸
（2）碳酸钠；＜；滤，用少量水洗涤2﹣3次；检验SO42﹣是否被洗涤干净；用少量的乙醇洗涤
【解析】解：（1）①MnO2做氧化剂把亚硫酸氧化为硫酸，自身被还原为Mn2+ ， 故反应的离子方程式为：MnO2+H2SO3=MnSO4+H2O；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，反应为SO2+Ca（OH）2=CaSO3+H2O；所以答案是：MnSO4+H2O；SO2+Ca（OH）2=CaSO3+H2O；②为使SO2尽可能转化完全，一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；
所以答案是：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；
所以答案是：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，所以实验步骤为：①边搅拌边加入 Na2CO3 ， 并控制溶液pH＜7.7；②过滤，用少量水洗涤2～3次；③检验SO42﹣是否被洗涤干净：取最后一次洗涤液于试管中，滴加BaCl2溶液，再滴加稀盐酸，若无沉淀生成，则洗涤干净；④用少量乙醇洗涤；⑤低于100℃干燥；
所以答案是：①碳酸钠；＜；
②过滤，用少量水洗涤2﹣3次； ③检验SO42﹣是否被洗涤干净；④用少量的乙醇洗涤．