Question

【題目】銅及其化合物在工業上有許多用途。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：

(1)“浸取”反應中氧化劑的化學式為________；若“浸取”反應中得到一種單質，則濾渣Ⅰ的成分為 MnO2 和________、________ (寫化學式)。

(2)“除鐵”這一步反應在 25 ℃ 進行，加入的試劑 A 為________，若加 A 后溶液　的 pH調為 4，溶液中 Fe3＋濃度為______mol/L。{已知 Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38}

(3)寫出“沉錳”(除 Mn2＋)過程中反應的離子方程式：________________________________。

(4)濾液Ⅱ經蒸發結晶得到的鹽主要是__________(寫化學式)。

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

Answer 1

【答案】MnO2 S SiO2 CuO 或 Cu(OH)2 或CuCO3或Cu2(OH)2CO3 4.0×10－8 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，若無白色沉淀產生，則說明沉淀已洗凈

【解析】

輝銅礦主要成分為Cu2S，含少量Fe2O3、SiO2等雜質，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）由濾渣1的成份可知反應的化學方程式是：

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

（2）根據Ksp[Fe(OH)3]=c（Fe3+）[c（OH-）]3=4.0×10－38，根據OH-離子的濃度計算Fe3+離子的濃度；

（3）“沉錳”（除Mn2+）過程中，加入碳酸氫銨和氨氣，生成碳酸錳沉淀，以此可書寫反應的離子方程式；

（4）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；

（5）根據硫酸根離子的檢驗方法進行分析。

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

（2）加入的試劑A應用于調節溶液pH，促進鐵離子的水解，但不能引入雜質，因最后要制備堿式碳酸銅，則可加入CuO或Cu(OH)2或CuCO3或Cu2(OH)2CO3等，若加入A后溶液的pH值為4，c（OH-）＝10-10mol/L，Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38，則溶液中鐵離子濃度：4.0×10－38/(10-10)3mol/L＝4.0×10-8mol/L，故答案為：4.0×10-8。

（3）“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·H2O＝MnCO3↓＋NH4+＋H2O，故答案為：Mn2＋＋HCO3-＋NH3·H2O＝MnCO3↓＋NH4+＋H2O。

（4）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。

（5）分析流程題可知，第一步加入了H2SO4，在整個過程中沒有除去H2SO4，判斷沉淀是否已經洗凈，就是檢驗是否含有SO42-，檢驗方法為：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，若無白色沉淀產生，則說明沉淀已洗凈，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，若無白色沉淀產生，則說明沉淀已洗凈。