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（装置见下图）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变化如下图。

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边搅拌边加入        ，并控制溶液pH        ；

②                         ；

③检验SO₄^2-是否被洗涤干净；（实验操作：                       ）

④用少量C₂H₅OH洗涤；

⑤                          。

Answer

（1）①Ca(OH)2+SO2=CaSO3+H2O ；②控制适当的温度、缓慢通入混合气体；③Mn2+催化O2与H2SO3反应生成H2SO4（或H2SO3+ O2= H2SO4）；（2）①Na2CO3，pH<7.7； ②过滤，用少量水洗涤2~3次；③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；⑤低于100℃干燥。

【解析】

试题分析：（1）①SO2有毒，尾气必须处理，且属于酸性氧化物，和石灰乳发生反应，其反应方程式为：Ca(OH)2＋SO2=CaSO3＋H2O；②为使SO2尽可能转化完全，要缓缓通入气体，防止SO2没有被完全反应，还要控制温度；③从图中可以看出，c(Mn2＋)减少，c(SO42－)增加，可以认为Mn2＋在O2与H2SO3反应中其催化作用；（2）①实验目的是制备高纯MnCO3，因此加入Na2CO3，调节pH<7.7，防止Mn2＋生成Mn(OH)2，发生Mn2＋＋CO32－=MnCO3↓；②步骤①中生成沉淀，然后进行过滤，对沉淀进行洗涤；③检验SO42－，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；⑤步骤④中用乙醇洗涤，步骤⑤对沉淀进行干燥，但MnCO3在100℃时开始分解，因此应在低于100℃干燥。

考点：考查实验基本操作、物质的制备、离子的检验等基本知识。