为什么能用碳酸氢钠溶液制碳酸锰沉淀？——由一道高考题说开

蔡文锁

（南京市第一中学 江苏 南京 210001）

2010 年江苏化学高考第15 题涉及到MnCO3的制取，有关内容如下：

高纯MnCO3是制备高性能磁性材料的主要原料。 实验室以MnO2为原料制备少量高纯MnCO3的操作步骤如下：（略1）（2） 制备高纯MnCO3固体： 已知MnCO3难溶于水、乙醇，潮湿时易被空气氧化，100℃开始分解；Mn（OH）2开始沉淀时pH＝7．7。 请补充由（1）时制得的MnSO4制备高纯MnCO3的操作步骤［实验中可选用的试剂：Ca（OH）2、NaHCO3、Na2CO3、C2H5OH］。

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

答案如下：①边搅拌边加入NaHCO3（或Na2CO3），并控制溶液pH ＜7．7；②过滤，用少量水洗涤2～3 次；③检验SO42－是否洗涤干净；④用少量C2H5OH 洗涤。

不少教师对能用NaHCO3制MnCO3感到疑惑不解。认为：按照复分解反应的规律应该生成Mn（HCO3）2；按照溶液中CO32－和OH－离子浓度的大小关系， 应生成Mn（OH）2；根据NaHCO3溶液的pH 值以及 “开始沉淀时” 应生成Mn（OH）2。 听似有理，其实忽略了NaHCO3是一个两性物质，其溶液中存在多个平衡关系， 不少练习题中认为的c（OH－）＞c（H＋）＞c（CO32－）并不正确。 详细分析如下：

1．c（OH－） 和c（CO32－）究竟哪个大？

计算25℃时，0．10mol／L 的NaHCO3溶液中离子的浓度。

已知［1］H2CO3的Kal＝4．2×10－7，Ka2＝5．6×10－11

物料守恒关系式：

电荷守恒关系式：

将（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，故得到最简式

将Ka1Ka2数据代入计算，得c（H＋）≈4．85×10－9mol／L，继而得

可见0．10mol／L 的NaHCO3溶液中，CO32－离子浓度远大于OH－

2.Mn（OH）2 和MnCO3 哪个溶解性大？

查 书［2］的Mn（OH）2的Ksp ［Mn（OH）2］＝1．9×10－13，MnCO3的Ksp［MnCO3］＝1．8×10－11，设溶度积条件下两者的溶解度分别为x，y，则有：

可见同条件下Mn（OH）2的溶解度大于MnCO3。

3.结论

向MnSO4溶液中加入NaHCO3溶液， 由于CO32－离子浓度大于OH－的离子浓度，且MnCO3的溶解性小于Mn（OH）2，所以肯定可得到MnCO3沉淀。 其实NaHCO3是一种碱性弱于Na2CO3的常用沉淀剂， 可用来制备某些碳酸正盐，如PbCO3［3］。 用Na2CO3做沉淀剂时，根据金属氢氧化物和碳酸盐溶解度的相对大小，可能得到正盐，可能得到氢氧化物，也可能得到碱式碳酸盐。

［1］［2］ 华中师范大学等.分析化学［M］.北京：高等教育出版社，2001：352

［3］ 黄孟健.无机化学答疑［M］.北京：高等教育出版社，1989：328