Question

【題目】銅及其化合物在工業生產上有許多用途。某工廠以輝銅礦(主要成分為 Cu2S，含少量 Fe2O3、SiO2 等雜質)為原料制備不溶于水的堿式碳酸銅的流程如下：

已知：

①常溫下幾種物質開始形成沉淀與完全沉淀時的pH如下表

金屬離子	Fe2＋	Fe3＋	Cu2＋	Mn2＋
開始沉淀	7.5	2.7	5.6	8.3
完全沉淀	9.0	3.7	6.7	9.8

② Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38

(1)加快“浸取”速率，除適當增加硫酸濃度外，還可采取的措施有__________（任寫一種）。

(2)濾渣I中的主要成分是MnO2、S、SiO2，請寫出“浸取”反應中生成S的化學方程式：______________。

(3)常溫下“除鐵”時加入的試劑A可用CuO等，調節pH調的范圍為_________，若加 A 后溶液的 pH調為4.0，則溶液中 Fe3＋的濃度為_________mol/L。

(4)寫出“沉錳”(除 Mn2＋)過程中反應的離子方程式：_________________________。

(5)“趕氨”時，最適宜的操作方法是________________。

(6)過濾Ⅱ得到的沉淀經過洗滌、干燥可以得到堿式碳酸銅，判斷沉淀是否洗凈的操作是________________。

Answer 1

【答案】充分攪拌，將輝銅礦粉碎，加熱等(說法合理即可) 2MnO2+Cu2S+4H2SO4=S↓+2CuSO4+2MnSO4+4H2O 3.7～5.6（ 或3.7≤pH<5.6） 4.0×10－8 Mn2＋＋HCO3－＋NH3＝MnCO3↓＋NH4＋ 將溶液加熱 取少量最后一次洗滌液于潔凈的試管中，加入足量稀鹽酸酸化，再加入BaCl2溶液，若無白色沉淀產生，則說明沉淀已洗凈，反之未洗凈。（其它合理答案也可）

【解析】

輝銅礦主要成分為Cu2S，含少量Fe2O3、SiO2等雜質，加入稀硫酸和二氧化錳浸取，過濾得到濾渣為MnO2、SiO2、單質S，濾液中含有Fe3+、Mn2+、Cu2+，調節溶液pH除去鐵離子，加入碳酸氫銨溶液沉淀錳過濾得到濾液趕出氨氣循環使用，得到堿式碳酸銅；據此分析解答本題。

（1）酸浸時，通過充分攪拌，將輝銅礦粉碎，加熱等都可以提高浸取率；

（2）“浸取”時：在硫酸酸性條件下MnO2氧化Cu2S得到硫沉淀、CuSO4和MnSO4，其反應的化學方程式為：2MnO2+Cu2S+4H2SO4=S↓+2CuSO4+2MnSO4+4H2O；

（3）“除鐵”主要是除去溶液中Fe3+，根據題干表格可知，若要使Fe3+完全沉淀而不沉淀Cu2+，溶液的pH范圍為：3.7～5.6或3.7≤pH<5.6；若溶液pH=4，即c(H+)=1×10-4mol/L，c(OH-)==mol/L=1×10-10mol/L，c(Fe3+)== mol/L=4.0×10－8mol/L；

（4）“沉錳”(除Mn2+)過程中，加入碳酸氫銨和氨氣，生成碳酸錳沉淀，反應的離子方程式為：Mn2＋＋HCO3－＋NH3＝MnCO3↓＋NH4＋；

（5）“趕氨”時，最適宜的操作方法是減小氨氣溶解度，氨氣是易揮發的氣體，加熱驅趕，

故答案為：將溶液加熱；

（6）沉淀表面主要雜質為硫酸鹽等，因此檢驗沉淀是否洗凈的操作為：取少量最后一次洗滌液于潔凈的試管中，加入足量稀鹽酸酸化，再加入BaCl2溶液，若無白色沉淀產生，則說明沉淀已洗凈，反之未洗凈。