Question

17．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(yè)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(wěn)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	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粉碎礦石（或適當升高溫度或攪拌）（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2MnO₂+Cu₂S+4H₂SO₄=S+2CuSO₄+2MnSO₄+4H₂O．
（3）調節(jié)浸出液pH的范圍為3.2≤PH＜4.4，其目的是使Fe³⁺離子轉化為氫氧化鐵沉淀除去．
（4）本工藝中可循環(huán)使用的物質是NH₃（寫化學式）．
（5）用標準BaCl₂溶液測定樣品中MnSO₄•H₂O質量分數(shù)時，發(fā)現(xiàn)樣品純度大于100%（測定過程中產生的誤差可忽略），其可能原因有混有硫酸鹽雜質或部分晶體失去結晶水（任寫一種）．

Answer 1

分析 流程分析可知輝銅礦軟錳礦加入硫酸酸浸過濾得到浸出液調節(jié)溶液PH，使鐵離子全部沉淀，過濾得到浸出液中主要含有CuSO₄、MnSO₄等，加入碳酸氫銨和氨水過濾得到混合溶液加熱趕出氨氣結晶析出得到堿式碳酸銅，濾渣為碳酸錳，通過蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶過濾洗滌得到硫酸錳晶體，
（1）礦石顆粒大小影響反應速率，溫度升高反應加快，攪拌也可以提高浸取率；
（2）反應物是二氧化錳、硫化銅和硫酸，生成物是S、硫酸銅、硫酸錳，根據(jù)化合價升降相等配平；
（3）調節(jié)PH目的是除去Fe³⁺離子，根據(jù)陽離子生成氫氧化物沉淀的pH范圍，選擇PH范圍；
（4）根據(jù)工藝流程可以看出，可循環(huán)使用的物質是氨氣；
（5）晶體失去結晶水，測定硫酸錳晶體的質量分數(shù)會大于100%．

解答 解：（1）酸浸時，通過粉碎礦石或者升高溫度或者進行攪拌都可以提高浸取率，故答案為：粉碎礦石（或適當升高溫度或攪拌）；
（2）根據(jù)化合價升降，MnO₂→MnSO₄化合價降低2價，
把Cu₂S 當成整體，化合價升高：1×2+2=4，
所以二氧化錳化學計量數(shù)是2，氯化亞銅的計量數(shù)是1，觀察法配平其它物質，
反應的化學方程式是：2MnO₂+Cu₂S+4H₂SO₄=S+2CuSO₄+2MnSO₄+4H₂O，
故答案為：2MnO₂+Cu₂S+4H₂SO₄=S+2CuSO₄+2MnSO₄+4H₂O；
（3）要除去濾液中的Fe³⁺離子，PH=3.2，F(xiàn)e³⁺離子完全沉淀，PH=4.4，銅離子開始沉淀，故pH范圍是3.2≤pH＜4.4，
故答案為：3.2≤PH＜4.4；使Fe³⁺離子轉化為氫氧化鐵沉淀除去；
（4）工藝流程中，加入了氨水，最后又得到了氨氣，NH₃ 可循環(huán)使用，故答案為：NH₃ ；
（5）質量分數(shù)大于100%，說明了硫酸錳晶體中可能混有不分解的硫酸鹽雜質或部分硫酸錳晶體失去結晶水，故答案為：混有硫酸鹽雜質或部分晶體失去結晶水．

點評 本題考查了硫酸錳和堿式碳酸銅的制取，涉及的知識點比較多，可以根據(jù)信息及所學知識，合理分析得出正確結論，本題難度中等．