Question

16．某實(shí)驗(yàn)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：
在三頸燒瓶中（裝置如圖，所需的夾持和加熱裝置已省略）加入一定量MnO₂和水，攪拌，通入N₂和SO₂混合氣體，持續(xù)反應(yīng)一段時(shí)間．停止通入SO₂后仍繼續(xù)反應(yīng)片刻，過(guò)濾．（已知MnO₂+H₂SO₃═MnSO₄+H₂O△H＜0）
①裝置A中在加熱的條件下發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：NaNO₂+NH₄Cl$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$N₂↑+NaCl+2H₂O．
②反應(yīng)過(guò)程中，為使SO₂盡可能轉(zhuǎn)化完全，在通入SO₂和N₂比例一定、不改變固液投料的條件下，除了及時(shí)攪拌反應(yīng)物外，還可采取的合理措施有（任寫(xiě)一條）：控制適當(dāng)?shù)臏囟然蚓徛�通入混合氣體或增大SO₂與MnO₂的接觸面積．若SO₂在裝置C中吸收率很低，則裝置D中可能出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是品紅顏色（迅速）變淺（或褪去）．
（2）制備高純MnCO₃固體：已知MnCO₃難溶于水、乙醇，潮濕時(shí)易被空氣氧化，100℃開(kāi)始分解；Mn（OH）₂開(kāi)始沉淀時(shí)pH=7.7．制備過(guò)程如下：

①寫(xiě)出生成沉淀的離子方程式：Mn²⁺+2HCO₃^-=MnCO₃↓+CO₂↑+H₂O．
②“洗滌”操作包括先用蒸餾水洗滌沉淀，再用無(wú)水乙醇來(lái)洗滌沉．使用無(wú)水乙醇洗滌沉淀的主要目的是去MnCO₃固體表面的水，防止MnCO₃潮濕時(shí)被空氣氧化．
③若選用飽和Na₂CO₃溶液（pH約為12）和MnSO₄溶液作為反應(yīng)原料制備MnCO₃沉淀，選用的加料方式最合理的是c（填字母）．
a．將MnSO₄溶液與Na₂CO₃溶液同時(shí)加入到反應(yīng)容器中
b．將MnSO₄溶液緩慢加入到盛有Na₂CO₃溶液的反應(yīng)容器中
c．將Na₂CO₃溶液緩慢加入到盛有MnSO₄溶液的反應(yīng)容器中．

Answer 1

分析 以MnO₂為原料制備少量高純MnCO₃的實(shí)驗(yàn)探究，涉及利用裝置A制備氮?dú)�、裝置B制備SO₂氣體，利用N₂和SO₂混合氣體與MnO₂在裝置C中發(fā)生氧化還原反應(yīng)得到MnSO₄溶液，再將所制MnSO₄溶液與NH₄HCO₃溶液混合可得到MnCO₃沉淀，通過(guò)過(guò)濾洗滌最終得到目標(biāo)產(chǎn)物MnCO₃樣品；
（1）裝置A中是利用NaNO₂和NH₄Cl混合發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成N₂及NaCl和水，可結(jié)合電子守恒和原子守恒配平得到此反應(yīng)方程式；
（2）為保證氣體能完全與溶液反應(yīng)，通�？赏ㄟ^(guò)控制氣流速度、增大與溶液的接觸面積或改變反應(yīng)體系的溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)；SO₂氣體具有漂白性，能使品紅褪色；
（3）①由流程圖可知，MnSO₄溶液與NH₄HCO₃溶液混合可得到MnCO₃沉淀和CO₂氣體，可結(jié)合電荷守恒和原子守恒配平得到此反應(yīng)的離子方程式；
②乙醇能與水相互混溶且易揮發(fā)，通常無(wú)機(jī)鹽在乙醇中的溶解度很小，另外Mn²⁺易被氧化；
③MnSO₄溶液中Mn²⁺可以和OH^-作用生成Mn（OH）₂，也可以和CO₃^2-作用生成MnCO₃沉淀，更容易生成Mn（OH）₂．

解答 解：以MnO₂為原料制備少量高純MnCO₃的實(shí)驗(yàn)探究，涉及利用裝置A制備氮?dú)�、裝置B制備SO₂氣體，利用N₂和SO₂混合氣體與MnO₂在裝置C中發(fā)生氧化還原反應(yīng)得到MnSO₄溶液，再將所制MnSO₄溶液與NH₄HCO₃溶液混合可得到MnCO₃沉淀，通過(guò)過(guò)濾洗滌最終得到目標(biāo)產(chǎn)物MnCO₃樣品；（1）裝置A中是利用NaNO₂和NH₄Cl混合生成N₂及NaCl和水，反應(yīng)方程式為：NaNO₂+NH₄Cl$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$ N₂↑+NaCl+2H₂O，故答案為：NaNO₂+NH₄Cl$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$ N₂↑+NaCl+2H₂O；
（2）通過(guò)控制N₂和SO₂混合氣體氣流速度、增大SO₂與溶液的接觸面積或改變反應(yīng)體系的溫度可使SO₂盡可能轉(zhuǎn)化完全；當(dāng)有SO₂氣體通過(guò)品紅溶液時(shí)，品紅會(huì)快速褪色；故答案為：控制適當(dāng)?shù)臏囟然蚓徛�通入混合氣體或增大SO₂與MnO₂的接觸面積；品紅顏色（迅速）變淺（或褪去）；
（3）①M(fèi)nSO₄溶液與NH₄HCO₃溶液混合可得到MnCO₃沉淀和CO₂氣體，反應(yīng)的離子方程式為：Mn²⁺+2HCO₃^-=MnCO₃↓+CO₂↑+H₂O；故答案為：Mn²⁺+2HCO₃^-=MnCO₃↓+CO₂↑+H₂O；
②MnCO₃在乙醇中幾乎不溶，利用乙醇洗滌MnCO₃既可減小MnCO₃的溶解損失，也能除去表面水分防止MnCO₃潮濕時(shí)被空氣氧化，故答案為：洗去MnCO₃固體表面的水，防止MnCO₃潮濕時(shí)被空氣氧化；
③MnSO₄溶液中緩慢滴入Na₂CO₃溶液，酸性條件下生成MnCO₃，而改為向 Na₂CO₃溶液中緩慢滴加Mn²⁺溶液，碳酸鈉溶液的堿性強(qiáng)，易生成Mn（OH）₂，則加料方式為：將Na₂CO₃溶液緩慢加入到盛有MnSO₄溶液的反應(yīng)容器中，碳酸鈉溶液的堿性強(qiáng)，避免先生成Mn（OH）₂，故答案為：c；

點(diǎn)評(píng) 以制備MnCO₃的無(wú)機(jī)流程題，涉及氣體的制備、氧化還原反應(yīng)的分析與應(yīng)用（方程式的書(shū)寫(xiě)與配平）、混合物的分離提純，屬基礎(chǔ)考查，難度中等，對(duì)學(xué)生靈活利用題設(shè)條件分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力要求較高．