Question

【題目】銅及其化合物在工業(yè)生產(chǎn)上有許多用途。某工廠(chǎng)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：

已知：①常溫下幾種物質(zhì)開(kāi)始形成沉淀與完全沉淀時(shí)的pH如下表

金屬離子	Fe2＋	Fe3＋	Cu2＋	Mn2＋
開(kāi)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)濾渣I中的主要成分除了MnO2，S還有___________ (化學(xué)式)，請(qǐng)寫(xiě)出“浸取”反應(yīng)中生成S的化學(xué)方程式：_____。

(2)常溫下“除鐵”時(shí)加入的試劑A可用CuO等，調(diào)節(jié)pH調(diào)的范圍為____，若加A后溶液的pH調(diào)為5，則溶液中Fe3＋的濃度為____mol/L。

(3)寫(xiě)出“沉錳”(除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)。

Answer 1

【答案】SiO2 2MnO2+Cu2S+4H2SO4=S↓+2CuSO4+2MnSO4+4H2O 3.7～5.6 4.0×10－11 Mn2＋＋HCO3－＋NH3＝MnCO3↓＋NH4＋ (NH4)2SO4

【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，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、S和SiO2；

(2) “除鐵”主要是除去溶液中Fe3+，根據(jù)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=5，即c(H+)=1×10-5mol/L，mol/L=1×10-9mol/L，c(Fe3+)= mol/L=4.0×10-11mol/L；

(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＝MnCO3↓＋NH4＋；

(4)根據(jù)分析，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，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。