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(zhì)．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：①M(fèi)nO₂能將金屬硫化物中的硫氧化為單質(zhì)硫；②[Cu（NH₃）₄]SO₄常溫穩(wěn)定，在熱水中會(huì)分解生成NH₃；③部分金屬陽(yáng)離子生成氫氧化物沉淀 的pH范圍如下表所示

	開(kāi)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(shí)，為了提高浸取率可采取的措施有粉碎礦石（或適當(dāng)升高溫度或攪拌）（任寫(xiě)一點(diǎn)）．
（2）酸浸時(shí)，得到的浸出液中主要含有CuSO₄、MnSO₄等．寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式2MnO₂+Cu₂S+4H₂SO₄=S+2CuSO₄+2MnSO₄+4H₂O．
（3）調(diào)節(jié)浸出液pH的范圍為3.2≤PH＜4.4，其目的是使Fe³⁺離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀除去．
（4）本工藝中可循環(huán)使用的物質(zhì)是NH₃（寫(xiě)化學(xué)式）．
（5）用標(biāo)準(zhǔn)BaCl₂溶液測(cè)定樣品中MnSO₄•H₂O質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)樣品純度大于100%（測(cè)定過(guò)程中產(chǎn)生的誤差可忽略），其可能原因有混有硫酸鹽雜質(zhì)或部分晶體失去結(jié)晶水（任寫(xiě)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(guò)濾得到浸出液調(diào)節(jié)溶液PH，使鐵離子全部沉淀，過(guò)濾得到浸出液中主要含有CuSO₄、MnSO₄等，加入碳酸氫銨和氨水過(guò)濾得到混合溶液加熱趕出氨氣結(jié)晶析出得到堿式碳酸銅，濾渣為碳酸錳，通過(guò)蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶過(guò)濾洗滌得到硫酸錳晶體，
（1）礦石顆粒大小影響反應(yīng)速率，溫度升高反應(yīng)加快，攪拌也可以提高浸取率；
（2）反應(yīng)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(jià)升降相等配平；
（3）調(diào)節(jié)PH目的是除去Fe³⁺離子，根據(jù)陽(yáng)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(zhì)是氨氣；
（5）晶體失去結(jié)晶水，測(cè)定硫酸錳晶體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)大于100%．

解答 解：（1）酸浸時(shí)，通過(guò)粉碎礦石或者升高溫度或者進(jìn)行攪拌都可以提高浸取率，故答案為：粉碎礦石（或適當(dāng)升高溫度或攪拌）；
（2）根據(jù)化合價(jià)升降，MnO₂→MnSO₄化合價(jià)降低2價(jià)，
把Cu₂S 當(dāng)成整體，化合價(jià)升高：1×2+2=4，
所以二氧化錳化學(xué)計(jì)量數(shù)是2，氯化亞銅的計(jì)量數(shù)是1，觀察法配平其它物質(zhì)，
反應(yīng)的化學(xué)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(kāi)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(zhuǎn)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(zhì)量分?jǐn)?shù)大于100%，說(shuō)明了硫酸錳晶體中可能混有不分解的硫酸鹽雜質(zhì)或部分硫酸錳晶體失去結(jié)晶水，故答案為：混有硫酸鹽雜質(zhì)或部分晶體失去結(jié)晶水．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了硫酸錳和堿式碳酸銅的制取，涉及的知識(shí)點(diǎn)比較多，可以根據(jù)信息及所學(xué)知識(shí)，合理分析得出正確結(jié)論，本題難度中等．