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

②Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38

（1）加快“浸取”速率，除將輝銅礦粉碎外，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5，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）濾液Ⅱ經蒸發結晶得到的鹽主要是____(寫化學式)。

（7）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，適當增加硫酸濃度，加熱等符合題意的任一答案均可 2MnO2+Cu2S+4H2SO4=S↓+2CuSO4+2MnSO4+4H2O 3.7～5.6（ 或3.7≤pH<5.6） 4.0×10－11 Mn2＋＋HCO3－＋NH3＝MnCO3↓＋NH4＋ 將溶液加熱 (NH4)2SO4 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。

（1）加快“浸取”速率，即為加快酸浸反應速率，除將輝銅礦粉碎外，還可采取的措施有充分攪拌，適當增加硫酸濃度，加熱等符合題意的任一答案均可，

答案為：充分攪拌，適當增加硫酸濃度，加熱等符合題意的任一答案均可；

（2）由分析中濾渣1的成分可知，反應的化學方程式2MnO2+Cu2S+4H2SO4=S↓+2CuSO4+2MnSO4+4H2O，

答案為：2MnO2+Cu2S+4H2SO4=S↓+2CuSO4+2MnSO4+4H2O；

（3）根據表格數據鐵離子完全沉淀時的pH為3.7，但不能沉淀其他金屬離子，故結合各金屬離子沉淀時的pH值可知，溶液的pH不能高于5.6，則調節pH調的范圍為3.7～5.6（ 或3.7≤pH<5.6）；當溶液pH調為5時，c(H+)=10-5mol/L，c(OH-)==10-9 mol/L，已知Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38，則c(Fe3+)===4.0×10－11 mol/L，

答案為：3.7～5.6（ 或3.7≤pH<5.6）；4.0×10－11；

（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＋，

故答案為：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）濾液Ⅱ主要是硫酸銨溶液通過蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾洗滌得到硫酸銨晶體，

故答案為：(NH4)2SO4；

（7）檢驗沉淀是都洗凈，主要是檢驗沉淀表面是否含有硫酸根離子，則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，

答案為：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。