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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
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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___.
(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___.
(3)查阅下表回答②中加入一定量纯MnO2粉末的主要作用是___.
(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___.
(5)④中加入NH4HCO3后发生反应的离子方程式是___.
(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___.

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___.
(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___.
(3)查阅下表回答②中加入一定量纯MnO2粉末的主要作用是___.
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 |
(5)④中加入NH4HCO3后发生反应的离子方程式是___.
(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___.
▼优质解答
答案和解析
(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,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)+S2-(aq)、S2-(aq)+Cu2+(aq)⇌CuS(S)平衡右移,使Cu2+除去,
故答案为:MnS(S)⇌Mn2+(aq)+S2-(aq)、S2-(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.
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)+S2-(aq)、S2-(aq)+Cu2+(aq)⇌CuS(S)平衡右移,使Cu2+除去,
故答案为:MnS(S)⇌Mn2+(aq)+S2-(aq)、S2-(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.
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