【題目】銅及其化合物在工業(yè)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(zhì))為原料制備不溶于水的堿式碳酸銅的流程如下:

(1)“浸取反應(yīng)中氧化劑的化學(xué)式為________;若浸取反應(yīng)中得到一種單質(zhì),則濾渣Ⅰ的成分為 MnO2 ________、________ (寫(xiě)化學(xué)式)。

(2)“除鐵這一步反應(yīng)在 25 進(jìn)行,加入的試劑 A ________,若加 A 后溶液 的 pH調(diào)為 4,溶液中 Fe3濃度為______mol/L。{已知 Ksp[Fe(OH)3]=4.0×1038}

(3)寫(xiě)出沉錳”( Mn2)過(guò)程中反應(yīng)的離子方程式:________________________________。

(4)濾液Ⅱ經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶得到的鹽主要是__________(寫(xiě)化學(xué)式)。

(5)過(guò)濾Ⅱ的沉淀經(jīng)過(guò)洗滌、干燥可以得到堿式碳酸銅,如何判斷沉淀已洗凈?_____________________________。

【答案】MnO2 S SiO2 CuO Cu(OH)2 CuCO3Cu2(OH)2CO3 4.0×108 Mn2+HCO3-+NH3·H2O=MnCO3↓+NH4++H2O (NH4)2SO4 取少量最后一次洗滌液于試管中,加入足量稀HCl酸化,再加入BaCl2溶液,若無(wú)白色沉淀產(chǎn)生,則說(shuō)明沉淀已洗凈

【解析】

輝銅礦主要成分為Cu2S,含少量Fe2O3、SiO2等雜質(zhì),加入稀硫酸和二氧化錳浸取,過(guò)濾得到濾渣為MnO2、SiO2、單質(zhì)S,濾液中含有Fe3+、Mn2+、Cu2+,調(diào)節(jié)溶液pH除去鐵離子,加入碳酸氫銨溶液沉淀錳過(guò)濾得到濾液趕出氨氣循環(huán)使用,得到堿式碳酸銅

(1)由濾渣1的成份可知反應(yīng)的化學(xué)方程式是:

2MnO2+Cu2S+4H2SO4=S↓+2CuSO4+2MnSO4+4H2O,根據(jù)方程式判斷;

(2)根據(jù)Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)[c(OH-)]3=4.0×1038,根據(jù)OH-離子的濃度計(jì)算Fe3+離子的濃度;

(3)“沉錳”(除Mn2+)過(guò)程中,加入碳酸氫銨和氨氣,生成碳酸錳沉淀,以此可書(shū)寫(xiě)反應(yīng)的離子方程式;

(4)濾液Ⅱ主要是硫酸銨溶液通過(guò)蒸發(fā)濃縮,冷卻結(jié)晶,過(guò)濾洗滌得到硫酸銨晶體;

(5)根據(jù)硫酸根離子的檢驗(yàn)方法進(jìn)行分析。

(1)由濾渣1的成份可知反應(yīng)的化學(xué)方程式是:2MnO2+Cu2S+4H2SO4=S↓+2CuSO4+2MnSO4+4H2O,反應(yīng)中Mn元素化合價(jià)降低,被還原,MnO2為氧化劑,因二氧化硅與酸不反應(yīng),則濾渣Ⅰ的成分為MnO2、SSiO2,故答案為:MnO2,S、SiO2

(2)加入的試劑A應(yīng)用于調(diào)節(jié)溶液pH,促進(jìn)鐵離子的水解,但不能引入雜質(zhì),因最后要制備堿式碳酸銅,則可加入CuOCu(OH)2CuCO3Cu2(OH)2CO3,若加入A后溶液的pH值為4,c(OH-)=10-10mol/L,Ksp[Fe(OH)3]4.0×1038,則溶液中鐵離子濃度:4.0×1038/(10-10)3mol/L=4.0×10-8mol/L,故答案為:4.0×10-8

(3)“沉錳”(除Mn2+)過(guò)程中,加入碳酸氫銨和氨氣,生成碳酸錳沉淀,反應(yīng)的離子方程式為Mn2+HCO3-+NH3·H2O=MnCO3↓+NH4++H2O,故答案為:Mn2HCO3-NH3·H2OMnCO3NH4+H2O。

(4)濾液Ⅱ主要是硫酸銨溶液,通過(guò)蒸發(fā)濃縮,冷卻結(jié)晶,過(guò)濾洗滌得到硫酸銨晶體,故答案為:(NH4)2SO4。

(5)分析流程題可知,第一步加入了H2SO4,在整個(gè)過(guò)程中沒(méi)有除去H2SO4,判斷沉淀是否已經(jīng)洗凈,就是檢驗(yàn)是否含有SO42-,檢驗(yàn)方法為:取少量最后一次洗滌液于試管中,加入足量稀HCl酸化,再加入BaCl2溶液,若無(wú)白色沉淀產(chǎn)生,則說(shuō)明沉淀已洗凈,故答案為:取少量最后一次洗滌液于試管中,加入足量稀HCl酸化,再加入BaCl2溶液,若無(wú)白色沉淀產(chǎn)生,則說(shuō)明沉淀已洗凈。

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