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    10．辉铜矿主要成分Cu2S，此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质，软锰矿主要含有MnO2，以及少量SiO2、Fe2O3等杂质．研究人员开发综合利用这两种资源，用同槽酸浸湿法冶炼工艺，制备硫酸锰晶体和碱式碳酸铜．主要工艺流程如图：

    已知：
    ①MnO2有较强的氧化性，能将金属硫化物中的硫氧化为单质硫；
    ②[Cu（NH3）4]SO4常温稳定，在热水溶液中会分解生成NH3；
    ③部分金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH范围（开始沉淀和完全沉淀的pH）：
    Fe3+：1.5～3.2           Mn2+：8.3～9.8           Cu2+：4.4～6.4
    ④MnSO4•H2O溶于1份冷水、0.6份沸水，不溶于乙醇．
    （1）实验室配制250mL 4.8mol•L-1的稀硫酸，所需的玻璃仪器除玻璃棒、量筒、烧杯以外还需要250mL容量瓶、胶头滴管．
    （2）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施有粉碎矿石、适当升高温度或者搅拌（任写一点）．
    （3）酸浸时，得到浸出液中主要含有CuSO4、MnSO4等．写出该反应的化学方程式：Cu2S+2MnO2+4H2SO4=2CuSO4+2 MnSO4+S↓+4H2O．
    （4）调节浸出液pH=4的作用是使Fe3+完全水解生成氢氧化铁沉淀．
    （5）本工艺中可循环使用的物质是NH3（写化学式）．
    （6）获得的MnSO4•H2O晶体需要进一步洗涤、干燥，洗涤时应用酒精洗涤．
    （7）测定MnSO4•H2O样品的纯度：准确称取样品14.00g，加蒸馏水配成100mL溶液，取出25.00mL用标准的BaCl2溶液测定，完全反应后得到了4.66g沉淀，则此样品的纯度为96.57%．

    分析 流程分析可知辉铜矿软锰矿加入硫酸酸浸过滤得到浸出液调节溶液PH，使铁离子全部沉淀，过滤得到浸出液中主要含有CuSO4、MnSO4等，加入碳酸氢铵和氨水过滤得到混合溶液加热赶出氨气结晶析出得到碱式碳酸铜，滤渣为碳酸锰，通过蒸发浓缩，冷却结晶过滤洗涤得到硫酸锰晶体；
    （1）配制250mL溶液，需要250mL容量瓶，还需要胶头滴管定容；
    （2）矿石的颗粒大小、温度及是否搅拌等会影响浸取率；
    （3）MnO2有较强的氧化性，能将金属硫化物中的硫氧化为单质硫，生成物是CuSO4、MnSO4、S，反应物是硫酸、二氧化锰和硫化亚铜，根据化合价升降法配平；
    （4）氢氧化铁开始沉淀PH=1.5，完全沉淀PH=3.2，Cu2+：开始沉淀是4.4，使Fe3+完全沉淀且Cu2+不沉淀的PH范围是：3.2～4.4；
    （5）根据工艺流程可以看出，可循环使用的物质是氨气；
    （6）MnSO4•H2O晶体在酒精中溶解度小；
    （7）依据滴定反应生成的沉淀为硫酸钡，结合元素守恒计算得到样品纯度．

    解答 解：酸浸过程中，二氧化硅不反应，分离出来，Cu2S反应生成S单质，Fe2O3溶解成溶液，pH值控制在4时，Fe3+沉淀，过滤得到的滤液成分应为CuSO4和MnSO4等，加热赶氢过后，得到碱式碳酸铜，滤渣为碳酸锰，通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤等操作即可得到硫酸锰晶体，
    （1）配制一定物质的量浓度的溶液，必不可少的是容量瓶和胶头滴管，容量瓶要标明规格，本题必须使用250mL容量瓶，
    故答案为：250mL容量瓶、胶头滴管；
    （2）由于酸浸时矿石颗粒大小影响浸取率，可以通过粉碎矿石提高浸取率，还可以适当升高温度或者搅拌提高浸取率，
    故答案为：粉碎矿石、适当升高温度或者搅拌；
    （3）根据信息，MnO2能将金属硫化物中的硫氧化为单质硫，反应物是Cu2S、MnO2、H2SO4 ，生成物是CuSO4、MnSO4、S，把硫化亚铜看成整体，化合价变化是：（1×2+2×1）=4；Mn元素化合价变化是：4-2=2，所以二氧化锰化学计量数是2，硫化亚铜的是1，再根据观察法配平其它物质；反应的化学方程式是：Cu2S+2MnO2+4H2SO4=2CuSO4+2 MnSO4+S↓+4H2O，
    故答案为：Cu2S+2MnO2+4H2SO4=2CuSO4+2 MnSO4+S↓+4H2O；
    （4）根据金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH范围，使Fe3+完全沉淀且Cu2+不沉淀的PH范围是：3.2～4.4，故选择PH=4目的是使Fe3+完全水解生成氢氧化铁沉淀，
    故答案为：使Fe3+完全水解生成氢氧化铁沉淀；
    （5）工艺流程中，加入了氨水，最后又得到了氨气，NH3 可循环使用，
    故答案为：NH3；
    （6）获得的MnSO4•H2O晶体需要进一步洗涤、干燥，洗涤时应用酒精，在酒精中，硫酸锰晶体溶解度小，故获得的MnSO4•H2O晶体后常用酒精洗涤，目的是减少MnSO4•H2O晶体的损失，
    故答案为：酒精；
    （7）测定MnSO4•H2O样品的纯度：准确称取样品14.00g，加蒸馏水配成100mL溶液，取出25.00mL用标准的BaCl2溶液测定，完全反应后得到了4.66g沉淀为硫酸钡，其物质的量为：n（BaSO4）=n（SO42-）=n（MnSO4•H2O）=$\frac{4.66}{233}$mol=0.02mol，则此样品中MnSO4•H2O物质的量为：0.02mol×$\frac{100}{25}$=0.08mol，则样品中MnSO4•H2O的纯度=$\frac{0.08mol×169g/mol}{14.00g}$×100%=96.57%；
    故答案为：96.57%．

    点评 本题考查了制备方案的设计，题目难度中等，根据工艺流程明确实验原理为解答关键，试题知识点较多、综合性较强，充分考查了学生的分析、理解能力及化学实验能力．

    练习册系列答案
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    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    4．如图所示是原电池的装置图（为电流表）．请回答：
    （1）若C为稀H2SO4溶液，电流表指针发生偏转，B电极材料为Fe且做负极，则A电极上发生的电极反应式为2H++2e-=H2↑； 
    （2）若C为CuSO4溶液，A电极材料为Zn，B电极材料为石墨，电流表指针发生偏转，此时B为正极，反应一段时间后B电极上能够观察到的现象是B上生成一种红色物质．
    （3）若C为NaOH溶液，A电极材料为Al，B电极材料为Mg，负极上发生的电极反式为Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O，正极上现象为正极上有气泡产生．

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    科目：高中化学 来源： 题型：选择题

    1．某同学做如下实验：下列说法正确的是（　　）
    装置
    现象电流计指针未发生偏转电流计指针偏转
    A．“电流计指针未发生偏转”，说明铁片Ⅰ、铁片Ⅱ均未被腐蚀
    B．用K3[Fe（CN）6]溶液检验铁片Ⅲ、Ⅳ附近溶液，可判断电池的正、负极
    C．铁片Ⅰ、Ⅲ所处的电解质溶液浓度相同，二者的腐蚀速率相等
    D．铁片Ⅳ的电极反应式为Fe-3e-=Fe3+

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    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    18．某铬盐厂净化含Cr（Ⅵ）废水并提取CrO3的一种工艺流程如下图所示
    已知：Ksp[Cr（OH）3]=6.3×10-31
          Ksp[Fe（OH）3]=2.6×10-39
          Ksp[Fe（0H）2]=4.9×10-17
    （1）步聚I中，发生的反应为：2H++2CrO42-?CrO72-+H2O，B中含铬元素的离子有CrO42-、Cr2O72-（填离子符号）．
    （2）步骤Ⅱ中，发生反应的离子方程式为3HSO3-+Cr2O72-+5H+=3SO42-+2Cr3++4H2O．
    （3）当清液中Cr3+的浓度≤1.5mg•L-1时，可认为已达铬的排放标准，若测得清液的pH=5，清液尚不符合铬的排放标准，因为此时Cr3+的浓度=327.6mg•L-1．
    （4）所得产品中，Cr2O3外，还含有的杂质是CaSO4．
    （5）步骤Ⅱ还可以用其他物质代替NaHSO3作还原剂．
    ①若用FeSO4•7H2O作还原剂，步骤Ⅲ中参加反应的阳离子一定有Cr3+、Fe3+、H+（填离子符号）．
    ②若用铁屑作还原剂，当铁的投放量相同时，经计算，C溶液的pH与c（Cr2O72-）的对应关系如下表所示．
    有人认为pH=6时，c（Cr2O72-）变小的原因是Cr2O72-基本上都已转化为Cr3+．这种说法说法正确，为什么？
    答：不正确，C（H+）减小，化学平衡2H++2CrO42-?CrO72-+H2O向逆反应方向移动，溶液中Cr（Ⅵ）主要以CrO42-形式存在．
    ③用铁屑作还原剂时，为使所得产品中含铁元素杂质的含量尽可能降低，需要控制的条件有铁屑过量，将溶液的PH控制在使Cr（OH）3，完全沉淀而氢氧化亚铁不沉淀的范围内．

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    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    5．碳酸锂（相对分子质量74）广泛应用于化工、冶金、陶瓷、医药、制冷、焊接、锂合金等行业．制备流程如图：

    已知：碳酸锂的溶解度为（g/L）
    温度/℃010203040506080100
    Li2CO31.541.431.331.251.171.081.010.850.72
    （1）锂辉石（Li2Al2Si4Ox）可以用氧化物的形式表示其组成，形式为Li2O•Al2O3•4SiO2
    （2）硫酸化焙烧工业反应温度控制在250-300℃，主要原因是温度低于250℃，反应速率较慢，温度高于300℃，硫酸挥发较多；同时，硫 酸用量为理论耗酸量的115%左右，硫酸如果加入过多则ABC（填入选项代号）．
    A．增加酸耗量      B．增加后续杂质的处理量         C．增加后续中和酸的负担
    （3）水浸时，需要在搅拌下加入石灰石粉末的主要作用是除去多余的硫酸，同时调整pH，除去大部分杂质．
    （4）“沉锂”的化学反应方程式为Na2CO3+Li2SO4=Li2CO3↓+Na2SO4
    （5）“沉锂”需要在95℃以上进行，主要原因是温度越高，碳酸锂溶解度降低，可以增加产率．过滤碳酸锂所得母液 中主要含有硫酸钠，还可能含有碳酸钠和碳酸锂．

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    科目：高中化学 来源： 题型：选择题

    15．仪器名称为“烧瓶”的是（　　）
    A．B．C．D．

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    科目：高中化学 来源： 题型：选择题

    2．下列说法正确的是（　　）
    A．某试样焰色反应呈黄色，则试样中含有K+
    B．广泛pH试纸测得某碱性溶液的pH为12.5
    C．容量瓶不能用作溶解物质的容器
    D．粗盐的提纯试验中，滤液在坩埚中加热蒸发结晶

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    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    19．图中，固体A是铁锈的主要成分．

    请回答：
    （1）白色沉淀E的化学式BaSO4
    （2）写出A-B的化学方程式Fe2O3+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO2
    （3）写出C-D在溶液中发生氧化还原反应的离子方程式2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+．

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    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    20．金属的表面处理可以使金属制品美观耐用，我国2000多年前就已经掌握化学镀铬即铬盐氧化处理技术，现代工业中常采用电镀或化学镀进行金属表面处理．请回答：
    （l）化学镀是借助合适的还原剂，使镀液中金属离子还原沉积到金属表面．如化学镀镍是在酸性环境下以NaH2PO2为还原剂（氧化生成NaH2PO3）使Ni2+还原，其离子方程式为Ni2++H2PO2-+H2O=Ni+H2PO3-+2H+
    （2）工业上进行电镀时，待镀金属作为阴极．电镀铬若采用Cr3+的简单水溶液，电镀过程中阴极附近的pH与电镀时间的关系如图1，pH变化的原因是H+参与放电，上述过程的发生对镀层产生的影响是镀层变薄且不均匀．

    （3）为防止上述过程发生，电镀铬可以在硫酸盐溶液体系中进行，图2为硫酸盐溶液中Cr3+的浓度对镀层厚度和覆盖范围的影响，随厚度增加，镀层覆盖范围变化的原因可能是Cr3+浓度增加会使镀层加厚，但浓度增加铬晶粒变大使覆盖范围变小．
    （4）综合考虑镀层厚度及覆盖范围，电镀铬时温度以30-40℃为佳，工业上控制反应温度的设备名称为热交换器；电镀铬的过程中阳极会产生部分Cr2O72+，可以加入AB（填字母）除去．
    A．H2O2   B．Na2SO3    C．FeSO4
    （5）工业采用含Cr3+为3.25g/L的电解液电镀铬，则溶液pH不能大于4．（已知：35℃时，Kw=2.0×10-14，Ksp[Cr（OH）3]=5.0×10-31）

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