15.(12 分)高纯 $\mathbf { M n C O } _ { 3 }$ 是制备高性能磁性材料的主要原料.实验室以 $\mathbf { M n O } _ { 2 }$ 为原料制备少量高纯 $\mathbf { M n C O } _ { 3 }$ 的操作步骤如下:
(1)制备 $\mathrm { M n S O _ { 4 } }$ 溶液:
在烧瓶中(装置见右图)加入一定量 $\mathbf { M n O } _ { 2 }$ 和水,搅拌,通入 $\mathrm { S O } _ { 2 }$ 和 $\Nu _ { 2 }$ 混合气体,反应
3h.停止通入 ${ \mathrm { S O } } _ { 2 }$ ,继续反应片刻,过滤(已知 $\mathrm { M n O } _ { 2 } + \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { S O } _ { 3 } = \mathrm { M n S O } _ { 4 } + \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O } )$ )
①石灰乳参与反应的化学方程式为 $\underline { { \mathbf { S } } } \mathbf { O } _ { 2 } \underline { { + } } \mathbf { C } \mathbf { a } \mathrm { ~ ( ~ O H ) }$ )<sub>2</sub>= $\underline { { \cdot \mathrm { C a S O } _ { 3 } } } \underline { { + } } \mathrm { H } _ { 2 } \underline { { \mathrm { O } } }$
②反应过程中,为使 $\mathrm { S O } _ { 2 }$ 尽可能转化完全,在通入 $\mathrm { S O } _ { 2 }$ 和 $\Nu _ { 2 }$ 比例一定、不改变固液投料的条件下,可采取的合理措施有 控制适当的温度 、 缓慢通入混合气体
③若实验中将 $\Nu _ { 2 }$ 换成空气,测得反应液中 $\mathrm { M n } ^ { 2 + }$ $\mathrm { S O } _ { 4 } { } ^ { 2 \cdot }$ 的浓度随反应时间 t 变化如右图.导致溶液中 $\mathrm { M n } ^ { 2 + }$ $\mathrm { S O } _ { 4 } { } ^ { 2 }$ <sup>﹣</sup>浓度变化产生明显差异的原因是 $\mathrm { M n } ^ { 2 + }$ 催化氧气与亚硫酸反应生成硫酸
(2)制备高纯 $\mathbf { M n C O } _ { 3 }$ 固体:已知 $\mathbf { M n C O } _ { 3 }$ 难溶于水、乙醇,潮湿时易被空气氧化, $1 0 0 ^ { \circ } \mathrm { C }$ 开始分解; $\mathbf { M } \mathbf { n } \mathrm { ~ \tiny ~ ( ~ O H ~ ) ~ }$ <sub>2</sub>开始沉淀时 $\mathrm { p H } { = } 7 . 7$ .请补充由(1)制得的 $\mathrm { M n S O _ { 4 } }$ 溶液制备高纯 $\mathbf { M n C O } _ { 3 }$ 的操作步骤[实验中可选用的试剂:Ca(OH)<sub>2</sub>、 ${ \mathrm { N a H C O } } _ { 3 }$ $\mathrm { N a } _ { 2 } \mathrm { C O } _ { 3 }$ $\mathrm { C _ { 2 } H _ { 5 } O H ] }$
① 边搅拌边加入碳酸钠,并控制溶液的PH<7.7 ;② 过滤,用水洗涤2﹣3次 ;③ 检验 ${ \underline { { \mathrm { S O } _ { 4 } } } } ^ { 2 \mathrm { ~ - } }$ 是否被除去 ;④ 用少量的乙醇洗涤快速抽滤 ;⑤低于 $1 0 0 ^ { \circ } \mathrm { C }$ 干燥


(1) SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O; (2) 控制适当的温度; (3) 缓慢通入混合气体; (4) Mn2+催化氧气与亚硫酸反应生成硫酸; (5) 边搅拌边加入碳酸钠,并控制溶液的PH<7.7