Question

4．隨著科學技術的不斷進步，錳的用量和應用領域不斷擴大．硫酸錳作為基礎錳鹽，研究、開發(fā)生產硫酸錳的新工藝，尤其必要．現(xiàn)代工業(yè)常以軟錳礦（主要成分為MnO₂，雜質為鐵和銅的化合物等）為原料通過“浸錳”操作制備高純硫酸錳，工藝流程示意圖如圖所示，請回答下列問題：
（1）實驗室在過濾操作過程中，使用的玻璃儀器名稱為燒杯、玻璃棒、漏斗．
（2）“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1、圖2所示，為減少MnS₂O₆的生成，“浸錳”的適宜溫度為150℃（或150℃以上）．（3）經查閱資料，生成相應氫氧化物時的pH如表所示．

化學式	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

實際生產過程中，①中加入一定量純MnO₂粉末的主要作用是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，將過量的SO₂氧化除去；②中調節(jié)pH為3.5時，沉淀的主要成分是Fe（OH）₃．
（4）⑤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：MnS存在沉淀溶解平衡，MnS_（S）?Mn²⁺_（aq）+S^2-_（aq），加入后銅離子和硫離子結合市場難溶的硫化銅沉淀，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．
（5）檢驗⑥中沉淀是否洗滌干凈的方法是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．

Answer 1

分析 （1）依據過濾裝置和操作步驟選擇玻璃儀器；
（2）根據“浸錳”溫度與MnS₂O₆ 的生成率的關系圖進行解答，當溫度150℃以上時，MnS₂O₆ 的生成率幾乎為0；
（3）根據表中氫氧化物的pH進行分析解答，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①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；
（4）根據平衡移動的原理，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；
（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）實驗室在過濾操作過程中，使用的玻璃儀器名稱為燒杯、玻璃棒、漏斗，
故答案為：燒杯、玻璃棒、漏斗；
（2）根據“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）；
（3）查閱表調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①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：將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，將過量的SO₂氧化除去；Fe（OH）₃；
（4）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存在沉淀溶解平衡，MnS_（S）?Mn²⁺_（aq）+S^2-_（aq），加入后銅離子和硫離子結合市場難溶的硫化銅沉淀，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；
（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，題目難度中等．