Question

1．高纯MnCO₃是制备高性能磁性材料的主要原料．某化学小组在实验室模拟用软锰矿（主要成分MnO₂，杂质为铁及铜的化合物等）制备高纯碳酸锰，过程如下（部分操作和条件略）：
①缓慢向烧瓶中（见图1）通入过量混合气进行“浸锰”操作，主要反应原理为：SO₂+H₂O=H₂SO₃；MnO₂+H₂SO₃=MnSO₄+H₂O（铁浸出后，过量的SO₂会将Fe³⁺还原为Fe²⁺）
②向“浸锰”结束后的烧瓶中加入一定量纯MnO₂粉末．
③再用Na₂CO₃溶液调节pH为3.5左右，过滤．
④调节滤液pH为6.5～7.2，加入NH₄HCO₃，有无色无味的气体放出，同时有浅红色的沉淀生成，经过滤、洗涤、干燥，得到高纯碳酸锰．请回答：
（1）石灰乳参与反应的化学方程式为Ca（OH）₂+SO₂═CaSO₃+H₂O．
（2）“浸锰”反应中往往有副产物MnS₂O₆的生成，温度对“浸锰”反应的影响如图2，为减少MnS₂O₆ 的生成，“浸锰”过程适宜的温度是150℃（或150℃以上）．
（3）查阅下表回答②中加入一定量纯MnO₂粉末的主要作用是将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，将过量的SO₂氧化除去．

物质	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Mn（OH）2	Cu（OH）2
开始沉淀pH	2.7	7.6	8.3	4.7
完全沉淀pH	3.7	9.6	9.8	6.7

（4）③中所得的滤液中含有Cu²⁺，可添加过量的难溶电解质MnS除去Cu²⁺，经过滤，得到纯净的MnSO₄溶液．用平衡移动原理解释加入MnS的作用MnS_（S）?Mn²⁺_（aq）+S^2-_（aq）、S^2-_（aq）+Cu²⁺_（aq）?CuS_（S）生成的CuS比MnS更难溶，促进MnS不断溶解，平衡右移，使Cu²⁺除去．
（5）④中加入NH₄HCO₃后发生反应的离子方程式是Mn²⁺+2HCO₃^-=MnCO₃↓+CO₂↑+H₂O．
（6）已知MnCO₃难溶于水和乙醇，潮湿时易被空气氧化，100℃开始分解．请问用少量C₂H₅OH洗涤的原因是防止MnCO₃潮湿时被空气氧化、便于在温度低于100℃干燥等．

Answer 1

分析 （1）反应装置中石灰乳是用来吸收尾气的，实验中的尾气中含有二氧化硫，用石灰乳吸收；
（2）根据“浸锰”温度与MnS₂O₆ 的生成率的关系图进行解答；
（3）二氧化锰有氧化性能分别和亚铁离子、二氧化硫发生氧化还原反应；
（4）根据平衡移动的原理，当生成物的浓度减少时，平衡向正反应方向移动，CuS比MnS更难溶，MnS不断溶解生成更难溶的CuS；
（5））④中加入NH₄HCO₃后，有浅红色的沉淀生成为碳酸锰，根据质量守恒进行解答；
（6）MnCO₃难溶于水和乙醇，但潮湿时易被空气氧化，所以不能用水洗涤，而用乙醇洗涤，同时乙醇易挥发，所以可以在100℃以下干燥，据此答题．

解答 解：（1）反应装置中石灰乳是用来吸收尾气的，实验中的尾气中含有二氧化硫，用石灰乳吸收，反应的化学方程式为Ca（OH）₂+SO₂═CaSO₃+H₂O，
故答案为：Ca（OH）₂+SO₂═CaSO₃+H₂O；
（2）根据“浸锰”温度与MnS₂O₆ 的生成率的关系图，当温度150℃以上时，MnS₂O₆ 的生成率几乎为0，所以为减少MnS₂O₆ 的生成，“浸锰”的适宜温度是150℃（或150℃以上），
故答案为：150℃（或150℃以上）；
（3）二氧化锰有氧化性，能氧化二价铁离子和二氧化硫，所以②中加入一定量纯MnO₂粉末，能将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，将过量的SO₂氧化除去，
故答案为：将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，将过量的SO₂氧化除去；
（4）③中所得的滤液中含有Cu²⁺，添加过量的难溶电解质MnS，CuS比MnS更难溶，所以MnS不断溶解，MnS_（S）?Mn²⁺_（aq）+S^2-_（aq）、S^2-_（aq）+Cu²⁺_（aq）?CuS_（S）平衡右移，使Cu²⁺除去，
故答案为：MnS_（S）?Mn²⁺_（aq）+S^2-_（aq）、S^2-_（aq）+Cu²⁺_（aq）?CuS_（S） 生成的CuS比MnS更难溶，促进MnS不断溶解，平衡右移，使Cu²⁺除去；
（5）制备高纯碳酸锰的原理是碳酸根和锰离子之间反应生成碳酸锰的过程，所以④中加入NH₄HCO₃后发生反应是锰离子和碳酸氢根离子反应，生成碳酸锰和二氧化碳和水，反应方程式为Mn²⁺+2HCO₃^-=MnCO₃↓+CO₂↑+H₂O，
故答案为：Mn²⁺+2HCO₃^-=MnCO₃↓+CO₂↑+H₂O；
（6）MnCO₃难溶于水和乙醇，但潮湿时易被空气氧化，所以不能用水洗涤，而用乙醇洗涤，同时乙醇易挥发，所以可以在100℃以下干燥，
故答案为：防止MnCO₃潮湿时被空气氧化、便于在温度低于100℃干燥等．

点评 本题主要考查了制备高纯碳酸锰实验方案，读懂工艺流程图，掌握平衡移动原理、理解离子反应的本质是解答的关键，本题实验综合性强，难度中等．