Question

【題目】高純MnCO3是制備高性能磁性材料的主要原料。實驗室以MnO2為原料制備少量高純MnCO3的操作步驟如下：

（1）制備MnSO4溶液：在燒瓶中（裝置見上圖）加入一定量MnO2和水，攪拌，通人SO2和N2混合氣體，反應3h。停止通入SO2，繼續反應片刻，過濾。

①寫出反應方程式：MnO2+ H2SO3=_________________；

石灰乳參與反應的化學方程式為___________________。

②反應過程中，為使SO2盡可能轉化完全，在通人SO2和N2比例一定、不改變固液投料的條件下，可采取的合理措施有（填兩種）________________、___________________。

③若實驗中將N2換成空氣，測得反應液中Mn2+、SO42-的濃度隨反應時間t變化如上圖。導致溶液中Mn2+、SO42-的濃度變化產生明顯差異，其中Mn2+對O2與H2SO3反應所起的作用是_________________。

（2）制備高純MnCO3固體：已知MnCO3難溶于水、乙醇，潮濕時易被空氣氧化，100℃開始分解；Mn（OH）2開始沉淀的pH= 7．7。

請補充由（1）制得的MnSO4溶液制備高純MnCO3的操作步驟[實驗中可選用的試劑：H2O 、Ca（OH）2、NaHCO3、Na2CO3、C2H5OH]。

①邊攪拌邊加入_________________，并控制溶液pH_______7．7；

②_______________________；

③_______________________；

④_______________________；

⑤低于100℃干燥。

Answer 1

【答案】（1）①MnO2＋H2SO3＝MnSO4＋H2O SO2＋Ca（OH）2＝CaSO3＋H2O；②控制適當的溫度 、緩慢通入混合氣體；③Mn2＋ 催化氧氣與亞硫酸反應生成硫酸。（2）①碳酸鈉或碳酸氫鈉、＜；②過濾，用少量水洗滌2-3次 ③檢驗SO42－是否被除去 ④用少量的乙醇洗滌

【解析】

試題分析：（1）①二氧化錳和亞硫酸發生氧化還原反應生成硫酸錳和水，化學方程式為MnO2+ H2SO3= MnSO4＋H2O ；石灰乳的作用是吸收多余的二氧化硫，二者反應生成亞硫酸鈣和水，化學方程式為SO2＋Ca（OH）2＝CaSO3＋H2O 。② 反應過程中，為使SO2盡可能轉化完全，在通人SO2和N2比例一定、不改變固液投料的條件下，可采取的合理措施有控制適當的溫度 、緩慢通入混合氣體。③導致溶液中Mn2+、SO42-的濃度變化產生明顯差異，其中Mn2+對O2與H2SO3反應所起的作用是Mn2＋ 催化氧氣與亞硫酸反應生成硫酸。

（2）根據題給信息：MnCO3難溶于水、乙醇，潮濕時易被空氣氧化，100℃開始分解；Mn（OH）2開始沉淀的pH= 7．7和實驗中可選用的試劑：H2O 、Ca（OH）2、NaHCO3、Na2CO3、C2H5OH確定由MnSO4溶液制備高純MnCO3的操作步驟為①邊攪拌邊加入碳酸鈉或碳酸氫鈉，并控制溶液pH小于7．7；②過濾，用少量水洗滌2-3次；③檢驗SO42－是否被除去；④用少量的乙醇洗滌；⑤低于100℃干燥。