Question

18．高純MnCO₃是制備高性能磁性材料的主要原料．實(shí)驗(yàn)室以MnO₂為原料制備少量高純MnCO₃的操作步驟如下：
查閱資料：①M(fèi)nCO₃難溶于水，潮濕時(shí)易被空氣氧化，100℃開(kāi)始分解．
②Mn（OH）₂開(kāi)始沉淀時(shí)pH=7.7．
實(shí)驗(yàn)過(guò)程：
Ⅰ．用圖1所示裝置制備MnSO₄溶液．
Ⅱ．邊攪拌邊向MnSO₄溶液中加入稍過(guò)量NaHCO₃溶液，過(guò)濾．
Ⅲ．洗滌沉淀．
Ⅳ．洗滌后的沉淀在溫度低于100℃的條件下干燥，制得高純MnCO₃固體．
（1）圖1中石灰乳的作用是除去未反應(yīng)氯氣，防止氯氣污染空氣，燒瓶中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是MnO₂+SO₂=MnSO₄．
（2）根據(jù)圖2“浸錳”的反應(yīng)適宜時(shí)間是2.5～3小時(shí)．若實(shí)驗(yàn)中將N₂換成空氣，測(cè)得反應(yīng)液中Mn²⁺、SO₄^2-的濃度隨反應(yīng)時(shí)間t變化如圖3．導(dǎo)致溶液中Mn²⁺、SO₄^2-濃度變化產(chǎn)生明顯差異的原因是Mn²⁺催化O₂與H₂SO₃反應(yīng)生成H₂SO₄．
（3）Ⅱ中加入稍過(guò)量NaHCO₃溶液，控制溶液pH在7.7范圍，寫(xiě)出加入NaHCO₃，后發(fā)生反應(yīng)的離子方程式Mn²⁺+2HCO₃^-=MnCO₃+CO₂↑+H₂O．

Answer 1

分析 （1）氯氣有毒，污染空氣，石灰乳與氯氣發(fā)生反應(yīng)，吸收未反應(yīng)的氯氣；燒瓶中發(fā)生反應(yīng)是二氧化硫還原二氧化錳得硫酸錳；
（2）根據(jù)“浸錳”時(shí)間與浸出率的關(guān)系圖判斷時(shí)間；由圖象可知，將N₂換成空氣，反應(yīng)液中SO₄^2-的濃度隨反應(yīng)時(shí)間增大更多，O₂與H₂SO₃反應(yīng)生成H₂S0₄；
（3）Mn（OH）₂開(kāi)始沉淀時(shí)pH=7.7，Ⅱ中加入稍過(guò)量NaHCO₃溶液，目的是生成碳酸錳，要防止氫氧化錳的生成，據(jù)此判斷pH值，MnSO₄與NaHCO₃反應(yīng)生成碳酸錳和硫酸鈉、二氧化碳、水，據(jù)此答題．

解答 解：（1）石灰乳與氯氣發(fā)生反應(yīng)：2Ca（OH）₂+2Cl₂=CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O，石灰乳除去未反應(yīng)氯氣，防止氯氣污染空氣，燒瓶中發(fā)生反應(yīng)是二氧化硫還原二氧化錳得硫酸錳，反應(yīng)方程式為MnO₂+SO₂=MnSO₄，
故答案為：除去未反應(yīng)氯氣，防止氯氣污染空氣；MnO₂+SO₂=MnSO₄；
（2）根據(jù)“浸錳”時(shí)間與浸出率的關(guān)系圖可知，反應(yīng)適宜時(shí)間是2.5～3小時(shí)，此時(shí)浸出率接近100%，由圖象可知，將N₂換成空氣，空氣中含有氧氣，Mn²⁺催化O₂與H₂SO₃反應(yīng)生成H₂SO₄，所以反應(yīng)液中SO₄^2-的濃度隨反應(yīng)時(shí)間增大更多，
故答案為：2.5～3小時(shí)；Mn²⁺催化O₂與H₂SO₃反應(yīng)生成H₂SO₄；
（3）Mn（OH）₂開(kāi)始沉淀時(shí)pH=7.7，Ⅱ中加入稍過(guò)量NaHCO₃溶液，目的是生成碳酸錳，要防止氫氧化錳的生成，所以pH值要小于7.7，MnSO₄與NaHCO₃反應(yīng)生成碳酸錳和硫酸鈉、二氧化碳、水，反應(yīng)的離子方程式為Mn²⁺+2HCO₃^-=MnCO₃+CO₂↑+H₂O，
故答案為：7.7；Mn²⁺+2HCO₃^-=MnCO₃+CO₂↑+H₂O．

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，正確識(shí)圖、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)，難度中等．