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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)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”反应的影响如下图,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)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”反应的影响如下图,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)当温度150℃以上时,MnS2O6的生成率几乎为0,高于30℃以上Mn2+的浸出率提高不大,“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,再调节溶液pH将铁离子转化为氢氧化铁沉淀除去,
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)④中加入NH4HCO3后,有浅红色的沉淀生成为碳酸锰,生成的无色气体为二氧化碳,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)当温度150℃以上时,MnS2O6的生成率几乎为0,高于30℃以上Mn2+的浸出率提高不大,“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,再调节溶液pH将铁离子转化为氢氧化铁沉淀除去,
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)④中加入NH4HCO3后,有浅红色的沉淀生成为碳酸锰,生成的无色气体为二氧化碳,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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