為什么能用碳酸氫鈉溶液制碳酸錳沉淀？——由一道高考題說開

蔡文鎖

（南京市第一中學(xué) 江蘇 南京 210001）

2010 年江蘇化學(xué)高考第15 題涉及到MnCO3的制取，有關(guān)內(nèi)容如下：

高純MnCO3是制備高性能磁性材料的主要原料。 實(shí)驗(yàn)室以MnO2為原料制備少量高純MnCO3的操作步驟如下：（略1）（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℃開始分解；Mn（OH）2開始沉淀時(shí)pH＝7．7。 請補(bǔ)充由（1）時(shí)制得的MnSO4制備高純MnCO3的操作步驟［實(shí)驗(yàn)中可選用的試劑：Ca（OH）2、NaHCO3、Na2CO3、C2H5OH］。

①______；②______；③______；④______；⑤低于100℃。

答案如下：①邊攪拌邊加入NaHCO3（或Na2CO3），并控制溶液pH ＜7．7；②過濾，用少量水洗滌2～3 次；③檢驗(yàn)SO42－是否洗滌干凈；④用少量C2H5OH 洗滌。

不少教師對能用NaHCO3制MnCO3感到疑惑不解。認(rèn)為：按照復(fù)分解反應(yīng)的規(guī)律應(yīng)該生成Mn（HCO3）2；按照溶液中CO32－和OH－離子濃度的大小關(guān)系， 應(yīng)生成Mn（OH）2；根據(jù)NaHCO3溶液的pH 值以及 “開始沉淀時(shí)” 應(yīng)生成Mn（OH）2。 聽似有理，其實(shí)忽略了NaHCO3是一個(gè)兩性物質(zhì)，其溶液中存在多個(gè)平衡關(guān)系， 不少練習(xí)題中認(rèn)為的c（OH－）＞c（H＋）＞c（CO32－）并不正確。 詳細(xì)分析如下：

1．c（OH－） 和c（CO32－）究竟哪個(gè)大？

計(jì)算25℃時(shí)，0．10mol／L 的NaHCO3溶液中離子的濃度。

已知［1］H2CO3的Kal＝4．2×10－7，Ka2＝5．6×10－11

物料守恒關(guān)系式：

電荷守恒關(guān)系式：

將（1）式代人（2）式得：

整理得到

由于HCO3－消耗甚少，所以c（HCO3－）≈0．10mol／L，

又有Ka2c（HCO3－）＞＞Kw，Ka1＋c（HCO3－）≈c（HCO3－），且c（HCO3－）＞20Ka1，故得到最簡式

將Ka1Ka2數(shù)據(jù)代入計(jì)算，得c（H＋）≈4．85×10－9mol／L，繼而得

可見0．10mol／L 的NaHCO3溶液中，CO32－離子濃度遠(yuǎn)大于OH－

2.Mn（OH）2 和MnCO3 哪個(gè)溶解性大？

查 書［2］的Mn（OH）2的Ksp ［Mn（OH）2］＝1．9×10－13，MnCO3的Ksp［MnCO3］＝1．8×10－11，設(shè)溶度積條件下兩者的溶解度分別為x，y，則有：

可見同條件下Mn（OH）2的溶解度大于MnCO3。

3.結(jié)論

向MnSO4溶液中加入NaHCO3溶液， 由于CO32－離子濃度大于OH－的離子濃度，且MnCO3的溶解性小于Mn（OH）2，所以肯定可得到MnCO3沉淀。 其實(shí)NaHCO3是一種堿性弱于Na2CO3的常用沉淀劑， 可用來制備某些碳酸正鹽，如PbCO3［3］。 用Na2CO3做沉淀劑時(shí)，根據(jù)金屬氫氧化物和碳酸鹽溶解度的相對大小，可能得到正鹽，可能得到氫氧化物，也可能得到堿式碳酸鹽。

［1］［2］ 華中師范大學(xué)等.分析化學(xué)［M］.北京：高等教育出版社，2001：352

［3］ 黃孟健.無機(jī)化學(xué)答疑［M］.北京：高等教育出版社，1989：328