Question

用辉铜矿（主要成分为Cu₂S，含少量Fe₂O₃、SiO₂等杂质）制备Cu₂(OH)₂CO₃，其工艺流程如下：

（1）“酸浸”过程中，将矿石粉碎，其目的是__________；加热能加快矿石粉“酸浸”速率，但温度不宜过高，其原因是__________。

（2）Cu₂S和硝酸反应，其还原产物为NO。已知1 mol Cu₂S完全反应时转移10 mol电子。写出该反应的离子方程式：_____________________。

（3）“除铁”中加入过量氧化铜发生反应的离子方程式为___________________。

（4）从过滤3得到的滤液中可提取一种肥料，它的化学式为__________；滤渣1的主要成分是__________（填化学式）。

（5）设计实验确认过滤2得到的滤液中是否有Fe³⁺：___________________________。

（6）取wg辉铜矿经上述流程转化，加入agCuO，滤渣2含bgCuO，最终得cmolCu₂(OH)₂CO₃不考虑铜元素损失）。原辉铜矿含Cu₂S的质量分数为____________。（用代数式表示）

Answer

提高酸浸速率 HNO3受热易挥发、分解 3Cu2S+16H++10NO3-=6Cu2++3SO42-+10NO↑+8H2O 2Fe3++3CuO+H2O=2Fe(OH)3+3Cu2+ NH4NO3或(NH4)2SO4 SiO2 取少量该滤液于试管中，滴加KSCN溶液，若变红色，则滤液中含有Fe3+；否则，不含Fe3+ ×100%

【解析】试题分析：(1)反应物颗粒越小，接触面积越大，反应越快；温度越高硝酸挥发、分解速度越快；（2）1 mol Cu2S完全反应时转移10 mol电子，所以Cu2S被氧化为Cu2+、SO42-；（3）氧化铜消耗氢离子，促进铁离子水解；（4）沉铜过程加入了氨气、铵盐，所以从过滤3得到的滤液中含有铵盐；SiO2与硝酸不反应；（5）Fe3+与KSCN反应溶液呈血红色；（6）根据铜元素质量守恒计算。

解析：（1）反应物颗粒越小，接触面积越大，反应越快，“酸浸”过程中，将矿石粉碎，其目的是提高酸浸速率；温度越高硝酸挥发、分解速度越快，所以温度不宜过高。

（2）Cu2S被硝酸氧化为Cu2+、SO42-，反应的离子方程式：3Cu2S+16H++10NO3-=6Cu2++3SO42-+10NO↑+8H2O 。

（3）“除铁”中加入过量氧化铜，氧化铜消耗氢离子，促进铁离子水解，反应的离子方程式为2Fe3++3CuO+H2O=2Fe(OH)3+3Cu2+。

（4））沉铜过程加入了氨气、铵盐，所以从过滤3得到的滤液中含有铵盐，从过滤3得到的滤液中含有NH4NO3或(NH4)2SO4；SiO2与硝酸不反应，滤渣1的主要成分是SiO2。

（5）取少量该滤液于试管中，滴加KSCN溶液，若变红色，则滤液中含有Fe3+；否则，不含Fe3+。

（6）根据铜元素质量守恒，溶解氧化铜的物质的量为mol； 设Cu2S的质量为x g

Cu2S → Cu2(OH)2CO3

160g 1mol

X g cmol-

X=160c-a+b，所以原辉铜矿含Cu2S的质量分数为×100%。

点睛：试管中滴加KSCN溶液，若变红色，则滤液中含有Fe3+，试管中滴加KSCN溶液，不变红色，滴加双氧水变红色，则滤液中含有Fe2+。