Question

【題目】輝銅礦是一種重要的銅礦石，主要含有硫化亞銅（Cu2S），還有Fe2O3、SiO2及一些不溶性雜質(zhì)。一種以輝銅礦石為原料制備硝酸銅晶體的工藝流程如下：

已知：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（開始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0mol/L計(jì)算）

離子	開始沉淀的pH	完全沉淀的pH
Fe3+	1.1	3.2
Mn2+	8.3	9.8
Cu2+	4.4	6.4

回答下列問題

（1）浸取后得到的浸出液中含有CuSO4、MnSO4。寫出浸取時(shí)產(chǎn)生CuSO4、MnSO4反應(yīng)的化學(xué)方程式__________。

（2）調(diào)節(jié)pH的目的是___________，pH的調(diào)節(jié)范圍為___________。

（3）生成MnCO3沉淀的離子方程式為___________。

（4）操作A為___________。

（5）由輝銅礦制取銅的反應(yīng)過程可以表示為：

2Cu2S（s）+3O2（g）═ 2Cu2O（s）+ 2SO2（g）△H=﹣768.2kJ/mol

2Cu2O（s）+ Cu2S（s）═ 6Cu（s）+ SO2（g）△H=" +116.0" kJ/mol

則由Cu2S與O2加熱反應(yīng)生成Cu的熱化學(xué)方程式為___________。

（6）若用含85% Cu2S（Mr=160）的輝銅礦來(lái)制備無(wú)水Cu（NO3）2，假設(shè)浸取率為95%，調(diào)節(jié)pH時(shí)損Cu 3%，蒸氨過程中有5%未轉(zhuǎn)化為CuO，其它過程中無(wú)損耗，則1.6 kg這樣的輝銅礦最多能制備__________mol無(wú)水Cu（NO3）2。(計(jì)算結(jié)果精確到小數(shù)點(diǎn)后1位)

Answer 1

【答案】2MnO2 + Cu2S + 4H2SO4 ＝S↓+ 2CuSO4 + 2MnSO4 +4H2O 鐵離子轉(zhuǎn)化成氫氧化鐵完全沉淀 3.2≤pH＜4.4 Mn2+ + NH3 + HCO3﹣＝MnCO3↓ + NH4+ 蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶（過濾） Cu2S（s）+ O2（g）＝2Cu（s）+ SO2（g）△H＝﹣217.4 kJ/mol 14.9

【解析】

（1）根據(jù)工藝流程浸取時(shí)的反應(yīng)：Cu2S ＋ MnO2 ＋ H2SO4 → MnSO4 ＋ CuSO4 ＋ H2O + S，根據(jù)化合價(jià)的升降配平，Cu2S整體升高4，MnO2下降2，最小公倍數(shù)4，MnO2和MnSO4的系數(shù)為2，Cu2S的系數(shù)為1，根據(jù)原子個(gè)數(shù)守恒，配平其他，Cu2S＋2MnO2＋4H2SO4＝2CuSO4＋2MnSO4＋2S↓＋4H2O；

（2）調(diào)節(jié)pH的目的讓鐵元素轉(zhuǎn)化成Fe(OH)3，除去，根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮?/span>pH范圍，Fe(OH)3全部轉(zhuǎn)化成沉淀，但不能生成Cu(OH)2，因此pH的范圍應(yīng)是3.2≤pH＜4.4；

（3）根據(jù)流程圖Mn2＋＋HCO3－＋NH3→MnCO3↓＋NH4＋，化合價(jià)無(wú)變化，配平得：Mn2＋＋HCO3－＋NH3＝MnCO3↓＋NH4＋；

（4）CuO＋2HNO3＝Cu(NO3)2＋H2O從溶液中得到晶體，采用蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；

（5）兩式相加：3Cu2S(s)＋3O2(g)＝6Cu(s)＋3SO2△H＝(－768.2＋116.0)kJ·mol－1＝－652.2kJ·mol－1，即Cu2S(s)＋O2(g)＝2Cu(s)＋SO2(g) △H＝－217.4kJ·mol－1；

（6）根據(jù)銅原子守恒可知n[Cu(NO3)2]＝＝14.9mol。