Question

某化學(xué)小組在實驗室模擬用軟錳礦（主要成分MnO₂，雜質(zhì)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(jìn)行“浸錳”操作，主要反應(yīng)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(jié)束后的燒瓶中加入一定量純MnO₂粉末．
③再用Na₂CO₃溶液調(diào)節(jié)pH為3.5左右，過濾．
④調(diào)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(yīng)中往往有副產(chǎn)物MnS₂O₆的生成，溫度對“浸錳”反應(yīng)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(diào)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(yīng)反應(yīng)的離子方程式為

 

．
表1：生成相應(yīng)氫氧化物的pH

物質(zhì)	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(zhì)MnS除去Cu²⁺，經(jīng)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(yīng)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(guān)系圖進(jìn)行解答；
（2）根據(jù)表1氫氧化物的pH進(jìn)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(yīng)；
（3）根據(jù)平衡移動的原理，當(dāng)生成物的濃度減少時，平衡向正反應(yīng)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(zhì)量守恒進(jìn)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(guān)系圖，當(dāng)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(diào)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(yīng)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(zhì)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(jìn)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(yīng)生成碳酸錳的過程，所以④中加入NH₄HCO₃后發(fā)生反應(yīng)是錳離子和碳酸氫根離子反應(yīng)，生成碳酸錳和二氧化碳和水，反應(yīng)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(jié)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(chǎn)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(yīng)的本質(zhì)是解答的關(guān)鍵，本題實驗綜合性強，難度中等．