Question

某化學小組在實驗室模擬用軟錳礦（主要成分MnO₂，雜質為鐵及銅的化合物等）制備高純碳酸錳，過程如下（部分操作和條件略）：
①緩慢向燒瓶中（見圖a）通入過量混合氣進行“浸錳”操作，主要反應原理為：
SO₂+H₂O=H₂SO₃
MnO₂+H₂SO₃=MnSO₄+H₂O
（鐵浸出后，過量的SO₂會將Fe³⁺還原為Fe²⁺）
②向“浸錳”結束后的燒瓶中加入一定量純MnO₂粉末．
③再用Na₂CO₃溶液調節(jié)pH為3.5左右，過濾．
④調節(jié)濾液pH為6.5～7.2，加入NH₄HCO₃，有淺紅色的沉淀生成，過濾、洗滌、干燥，得到高純碳酸錳．

回答：
（1）“浸錳”反應中往往有副產物MnS₂O₆的生成，溫度對“浸錳”反應的影響如圖b，為減少MnS₂O₆ 的生成，“浸錳”的適宜溫度是

 

．
（2）查閱表1，③中調pH為3.5時沉淀的主要成分是

 

．②中加入一定量純MnO₂粉末的主要作用是

 

，相應反應的離子方程式為

 

．
表1：生成相應氫氧化物的pH

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

（3）③中所得的濾液中含有Cu²⁺，可添加過量的難溶電解質MnS除去Cu²⁺，經過濾，得到純凈的MnSO₄．用平衡移動原理解釋加入MnS的作用

 

．
（4）④中加入NH₄HCO₃后發(fā)生反應的離子方程式是

 

．
（5）檢驗④中沉淀是否洗滌干凈的方法是

 

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)“浸錳”溫度與MnS₂O₆ 的生成率的關系圖進行解答；
（2）根據(jù)表1氫氧化物的pH進行分析解答；二氧化錳有氧化性能分別和亞鐵離子、二氧化硫發(fā)生氧化還原反應；
（3）根據(jù)平衡移動的原理，當生成物的濃度減少時，平衡向正反應方向移動，CuS比MnS更難溶，MnS不斷溶解生成更難溶的CuS；
（4））④中加入NH₄HCO₃后，有淺紅色的沉淀生成為碳酸錳，根據(jù)質量守恒進行解答；
（5）沉淀會附著SO₄^2-離子，取最后一次洗滌液，用酸化的BaCl₂溶液檢驗是否含有SO₄^2-；

解答：解：（1）根據(jù)“浸錳”溫度與MnS₂O₆ 的生成率的關系圖，當溫度150℃以上時，MnS₂O₆ 的生成率幾乎為0，所以為減少MnS₂O₆ 的生成，“浸錳”的適宜溫度是150℃（或150℃以上），
故答案為：150℃（或150℃以上）；
（2）查閱表1，③中調pH為3.5時只有Fe（OH）₃開始沉淀，所以沉淀的主要成分是Fe（OH）₃；二氧化錳有氧化性，能氧化二價鐵離子和二氧化硫，所以②中加入一定量純MnO₂粉末，能將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，將過量的SO₂氧化除去，反應的離子方程式為MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O，MnO₂+SO₂=Mn²⁺+SO₄^2-，
故答案為：Fe（OH）₃；將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，將過量的SO₂氧化除去；MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O，MnO₂+SO₂=Mn²⁺+SO₄^2-；
（3）③中所得的濾液中含有Cu²⁺，添加過量的難溶電解質MnS，CuS比MnS更難溶，所以MnS不斷溶解，
MnS_（S）?Mn²⁺_（aq）+S^2-_（aq）；S^2-_（aq）+Cu²⁺_（aq）?CuS_（S）平衡右移，使Cu²⁺除去，
故答案為：MnS_（S）?Mn²⁺_（aq）+S^2-_（aq）；S^2-_（aq）+Cu²⁺_（aq）?CuS_（S） 生成的CuS比MnS更難溶，促進MnS不斷溶解，平衡右移，使Cu²⁺除去；
（4）制備高純碳酸錳的原理是碳酸根和錳離子之間反應生成碳酸錳的過程，所以④中加入NH₄HCO₃后發(fā)生反應是錳離子和碳酸氫根離子反應，生成碳酸錳和二氧化碳和水，反應方程式為：Mn²⁺+2HCO₃^-=MnCO₃↓+CO₂↑+H₂O，
故答案為：Mn²⁺+2HCO₃^-=MnCO₃↓+CO₂↑+H₂O；
（5）沉淀會附著SO₄^2-離子，取最后一次洗滌液，滴加酸化的BaCl₂溶液，無沉淀生成，說明已洗凈，反之硫酸根離子和鋇離子結合生成硫酸鋇沉淀，表明未洗干凈，有SO₄^2-；
故答案為：取少量最后一次洗滌后的濾液放入試管中，滴加酸化的BaCl₂溶液，若無白色沉淀產生，則沉淀洗滌干凈；反之則未洗干凈；

點評：本題主要考查了制備高純碳酸錳實驗方案，讀懂工藝流程圖，掌握平衡移動原理、理解離子反應的本質是解答的關鍵，本題實驗綜合性強，難度中等．