Question

辉铜矿是一种重要的铜矿石，主要含有硫化亚铜(Cu₂S)，还有Fe₂O₃、SiO₂及一些不溶性杂质。一种以辉铜矿石为原料制备硝酸铜晶体的工艺流程如下：

已知：部分金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH范围如下表所示（开始沉淀的pH按金属离子浓度为1．0 mol．L^-1计算）。

离子	开始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Fe^3＋	1.1	3.2
Mn^2＋	8.3	9.8
Cu^2＋	4.4	6.4

回答下列问题：

（1）浸取后得到的浸出液中含有CuSO₄、MnSO₄。写出浸取时产生CuSO₄、MnSO₄反应的化学方程式                   。

（2）调节pH的目的是              ，pH的调节范围为_____________。

（3）生成MnCO₃沉淀的离子方程式为           。

（4）操作A为              。

（5）由辉铜矿制取铜的反应过程可以表示为：

2Cu₂S(s)+3O₂ (g) =2Cu₂O(s)+2SO₂(g)  △H=- 768.2 kJ.mol^-l

2Cu₂O(s)+Cu₂S(s)=6Cu(s)+SO₂ (g)  △H=+116.0 kJ.mol^-l

则由Cu₂S与O₂加热反应生成Cu的热化学方程式为_____________。

（6）若用含85% Cu₂S的辉铜矿来制备无水Cu(NO₃)₂。假设浸取率为95%，调节pH时损失Cu 3%，蒸氨过程中有5%未转化为CuO，其它过程中无损耗，则1．0 kg这样的辉铜矿最多能制备       kg无水Cu(NO₃)₂。

Answer

(1 Cu2S＋2MnO2＋4H2SO4=2CuSO4＋2MnSO4＋2S↓＋4H2O ；（2）使铁离子完全转化为Fe(OH)3沉淀，3.2≤pH<4.4；（3）Mn2＋＋HCO3－＋NH3=MnCO3↓＋NH4＋；（4）蒸发浓缩、冷却结晶；（5）Cu2S(s)＋O2(g)=2Cu(s)＋SO2(g) △H=－217.4kJ·mol－1；（6）1.75。

【解析】

试题分析：（1）根据工艺流程浸取时的反应：Cu2S＋MnO2＋H2SO4→MnSO4＋CuSO4＋H2O+S，根据化合价的升降配平，Cu2S整体↑4，MnO2↓2，最小公倍数4，MnO2和MnSO4的系数为2，Cu2S的系数为1，根据原子个数守恒，配平其他，Cu2S＋2MnO2＋4H2SO4=2CuSO4＋2MnSO4＋2S↓＋4H2O ；（2）调节pH的目的让铁元素转化成Fe(OH)3，除去，根据实验目的和pH范围，Fe(OH)3全部转化成沉淀,不能生成Cu(OH)2，pH的范围应是3.2≤pH<4.4；（3）根据流程图Mn2＋＋HCO3－＋NH3→MnCO3↓＋NH4＋，化合价无变化，配平得：Mn2＋＋HCO3－＋NH3=MnCO3↓＋NH4＋；（4）CuO＋2HNO3=Cu(NO3)2＋H2O从溶液中得到晶体，采用蒸发浓缩、冷却结晶；（5）两式相加：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）m[Cu(NO3)2]=1000×85%×95%×(1－5%)×(1－97%)×2×180×10－3/160kg=1.75 kg。

考点：考查氧化还原反应方程式的配平、反应热的计算、化学计算等知识。