Question

【題目】[化學——選修2：化學與技術]輝銅礦主要成分為Cu2S，此外還含有少量SiO2、Fe2O3等雜質，軟錳礦主要含有MnO2，以及少量SiO2、Fe2O3等雜質。研究人員開發綜合利用這兩種資源，用同槽酸浸濕法冶煉工藝，制備硫酸錳晶體和堿式碳酸銅。主要工藝流程如下：

已知：

①MnO2有較強的氧化性，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，在熱水溶液中會分解生成NH3；

③部分金屬陽離子生成氫氧化物沉淀的pH范圍（開始沉淀和完全沉淀的pH）：

Fe3+：1.5~3.2 Mn2+：8.3~9.8 Cu2+：4.4~6.4

④MnSO4·H2O溶于1份冷水、0.6份沸水，不溶于乙醇。

（1）實驗室配制250 mL 4.8 mol·L1的稀硫酸，所需的玻璃儀器除玻璃棒、量筒、燒杯以外還需要 。

（2）酸浸時，為了提高浸取率可采取的措施有 （任寫一點）。得到浸出液中主要含有CuSO4、MnSO4等。寫出該反應的化學方程式： 。

（3）調節浸出液pH=4的作用是 。

（4）本工藝中可循環使用的物質是 （寫化學式）。

（5）獲得的MnSO4·H2O晶體需要進一步洗滌、干燥，洗滌時應用 洗滌。

（6）測定MnSO4·H2O樣品的純度：準確稱取樣品14.00 g，加蒸餾水配成100 mL溶液，從中取出25.00 mL用標準的BaCl2溶液測定，完全反應后得到了4.66 g沉淀，則此樣品的純度為__________（保留三位有效數字）。

Answer 1

【答案】（1）250 mL容量瓶、膠頭滴管（2分）

（2）粉碎礦石（或加熱或者攪拌）（任寫一點）（1分） Cu2S+2MnO2+4H2SO42CuSO4+2MnSO4+S↓+ 4H2O（3分）

（3）使Fe3+完全水解生成氫氧化鐵沉淀，而 Cu2+、Mn2+不形成沉淀（2分）

（4）NH3（2分）

（5）酒精（2分）

（6）96.6%（3分）

【解析】（1）配制一定物質的量濃度的溶液，必不可少的玻璃儀器是容量瓶和膠頭滴管，容量瓶要標明規格，本題必須使用250 mL容量瓶。

（2）酸浸時礦石顆粒大小影響浸取率，可以通過粉碎礦石提高浸取率，還可以適當升高溫度或者攪拌提高浸取率。根據信息，MnO2能將金屬硫化物中的硫氧化為單質硫，反應物是Cu2S、MnO2、H2SO4，生成物是CuSO4、MnSO4、S，把硫化亞銅看成整體，化合價變化是：（1×2+2×1）=4，Mn元素化合價變化是：42=2，所以二氧化錳化學計量數是2，硫化亞銅的是1，再根據觀察法配平其它物質，反應的化學方程式是：Cu2S+2MnO2+4H2SO42CuSO4+2MnSO4+S↓+4H2O。

（3）根據金屬陽離子生成氫氧化物沉淀的pH范圍，使Fe3+完全沉淀且Cu2+、Mn2+不沉淀的pH范圍是：3.2~4.4，故選擇pH=4目的是使Fe3+完全水解生成氫氧化鐵沉淀，而 Cu2+、Mn2+不形成沉淀。

（4）工藝流程中，加入了氨水，最后又得到了氨氣，因此NH3 可循環使用。

（5）硫酸錳晶體不溶于酒精，故獲得的MnSO4·H2O晶體后常用酒精洗滌，目的是減少MnSO4H2O晶體的損失。

（6）根據提示n（BaSO4）=n（SO42）=n（MnSO4·H2O）= =0.02 mol，25 mL溶液中含有n（SO42）= n（MnSO4·H2O）=0.02 mol，則100 mL溶液含有n（MnSO4·H2O）=0.08 mol，m（MnSO4·H2O）=0.08×169=13.52（g），那么樣品的純度為=96.6%。