Question

【题目】铜及其化合物在工业上有许多用途。某工厂以辉铜矿(主要成分为 Cu2S，含少量 Fe2O3、SiO2 等杂质)为原料制备不溶于水的碱式碳酸铜的流程如下：

(1)“浸取”反应中氧化剂的化学式为________；若“浸取”反应中得到一种单质，则滤渣Ⅰ的成分为 MnO2 和________、________ (写化学式)。

(2)“除铁”这一步反应在 25 ℃ 进行，加入的试剂 A 为________，若加 A 后溶液　的 pH调为 4，溶液中 Fe3＋浓度为______mol/L。{已知 Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38}

(3)写出“沉锰”(除 Mn2＋)过程中反应的离子方程式：________________________________。

(4)滤液Ⅱ经蒸发结晶得到的盐主要是__________(写化学式)。

(5)过滤Ⅱ的沉淀经过洗涤、干燥可以得到碱式碳酸铜，如何判断沉淀已洗净？_____________________________。

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 取少量最后一次洗涤液于试管中，加入足量稀HCl酸化，再加入BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则说明沉淀已洗净

【解析】

辉铜矿主要成分为Cu2S，含少量Fe2O3、SiO2等杂质，加入稀硫酸和二氧化锰浸取，过滤得到滤渣为MnO2、SiO2、单质S，滤液中含有Fe3+、Mn2+、Cu2+，调节溶液pH除去铁离子，加入碳酸氢铵溶液沉淀锰过滤得到滤液赶出氨气循环使用，得到碱式碳酸铜。

（1）由滤渣1的成份可知反应的化学方程式是：

2MnO2+Cu2S+4H2SO4=S↓+2CuSO4+2MnSO4+4H2O，根据方程式判断；

（2）根据Ksp[Fe(OH)3]=c（Fe3+）[c（OH-）]3=4.0×10－38，根据OH-离子的浓度计算Fe3+离子的浓度；

（3）“沉锰”（除Mn2+）过程中，加入碳酸氢铵和氨气，生成碳酸锰沉淀，以此可书写反应的离子方程式；

（4）滤液Ⅱ主要是硫酸铵溶液通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到硫酸铵晶体；

（5）根据硫酸根离子的检验方法进行分析。

（1）由滤渣1的成份可知反应的化学方程式是：2MnO2+Cu2S+4H2SO4=S↓+2CuSO4+2MnSO4+4H2O，反应中Mn元素化合价降低，被还原，MnO2为氧化剂，因二氧化硅与酸不反应，则滤渣Ⅰ的成分为MnO2、S和SiO2，故答案为：MnO2，S、SiO2。

（2）加入的试剂A应用于调节溶液pH，促进铁离子的水解，但不能引入杂质，因最后要制备碱式碳酸铜，则可加入CuO或Cu(OH)2或CuCO3或Cu2(OH)2CO3等，若加入A后溶液的pH值为4，c（OH-）＝10-10mol/L，Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38，则溶液中铁离子浓度：4.0×10－38/(10-10)3mol/L＝4.0×10-8mol/L，故答案为：4.0×10-8。

（3）“沉锰”（除Mn2+）过程中，加入碳酸氢铵和氨气，生成碳酸锰沉淀，反应的离子方程式为Mn2＋＋HCO3-＋NH3·H2O＝MnCO3↓＋NH4+＋H2O，故答案为：Mn2＋＋HCO3-＋NH3·H2O＝MnCO3↓＋NH4+＋H2O。

（4）滤液Ⅱ主要是硫酸铵溶液，通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到硫酸铵晶体，故答案为：(NH4)2SO4。

（5）分析流程题可知，第一步加入了H2SO4，在整个过程中没有除去H2SO4，判断沉淀是否已经洗净，就是检验是否含有SO42-，检验方法为：取少量最后一次洗涤液于试管中，加入足量稀HCl酸化，再加入BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则说明沉淀已洗净，故答案为：取少量最后一次洗涤液于试管中，加入足量稀HCl酸化，再加入BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则说明沉淀已洗净。