Question

輝銅礦主要成分Cu₂S，軟錳礦主要成分MnO₂，它們都含有少量SiO₂、Fe₂O₃等雜質。工業上綜合利用這兩種礦物制備硫酸錳和堿式碳酸銅的主要工藝流程如下：

已知：①MnO₂能將金屬硫化物中的硫氧化為單質硫；
②[Cu(NH₃)₄]SO₄常溫穩定，在熱水中會分解生成NH₃；
③部分金屬陽離子生成氫氧化物沉淀 的pH范圍如下表所示（開始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0 mol·L^-1計算）：

	開始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Fe3＋	1.1	3.2
Mn2＋	8.3	9.8
Cu2＋	4.4	6.4

 
（1）酸浸時，為了提高浸取率可采取的措施有                     （任寫一點）。
（2）酸浸時，得到的浸出液中主要含有CuSO₄、MnSO₄等。
寫出該反應的化學方程式                                。
（3）調節浸出液pH的范圍為          ，其目的是                         。
（4）本工藝中可循環使用的物質是             （寫化學式）。
（5）在該工藝的“加熱驅氨”環節，若加熱的溫度過低或過高，都將造成                 的結果。
（6）用標準BaCl₂溶液測定樣品中MnSO₄·H₂O質量分數時，發現樣品純度大于100%（測定過程中產生的誤差可忽略），其可能原因有               (任寫一種)。

Answer 1

（1）粉碎礦石或適當升高溫度或攪拌（其它合理答案也得分）
（2）Cu₂S + 2 MnO₂ +4 H₂SO₄＝2CuSO₄ + 2 MnSO₄ + S↓ + 4H₂O 
（3）3.2≤pH＜4.4 或 [3.2，4.4） [若3.2＜pH＜4.4或（3.2，4.4）給1分]
使Fe³⁺轉化為Fe(OH)₃沉淀而除去
（4）NH₃（多寫CO₂不扣分，不寫NH₃給 0 分）
（5）堿式碳酸銅產量減少
（6）混有硫酸鹽雜質或部分晶體失去結晶水

解析試題分析： 本流程是通過輝銅礦和軟錳礦在酸性條件下反應經過一系列條件的控制除去雜質等得到硫酸錳和堿式碳酸銅。
（1）固體反應時一般要粉碎成粉末或小顆粒，加快反應速率，提高浸取率，還可以適當升高溫度、攪拌等達到同樣的效果。
（3）根據流程調pH后得到的是錳和銅的鹽溶液，所以該步是為了除去Fe^3＋等雜質，但不能讓Cu^2＋和Mn^2＋沉淀，故pH的范圍為3.2≤pH＜4.4；
（4）循環使用的物質是在流程中既有生成又做反應物的物質，如NH₃；
（5）溫度過低，[Cu(NH₃)₄]SO₄分解不完全，溫度過高，會導致Cu₂(OH)₂CO₃分解，這兩種情況均會使堿式碳酸銅產量減少；
（6）BaCl₂溶液測定樣品中MnSO₄·H₂O質量分數是測定樣品中SO₄^2-的量，測定時樣品純度大于100%的因素是SO₄^2-的含量偏高了。造成這種原因可能有混有硫酸鹽（相對分子質量小于MnSO₄）雜質或部分晶體失去結晶水。
考點：考查工業流程中各種條件的控制，定量和定性的分析等內容。