Question

铜及其化合物在工业生产上有许多用途。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图：

(1)加快“浸取”速率除将辉铜矿粉碎外，还可采取的措施有_________ (任写一种)；研究发现若先除铁再浸取，浸取速率明显变慢，其可能原因是________。

(2)滤渣I中的主要成分是MnO₂、S、SiO₂。请写出“浸取”反应中生成S的化学方程式：________。

(3)常温下“除铁”时加入的试剂A可用____________较为合适，若加A后溶液的pH调为5，则溶液中Fe³⁺ 的浓度为______mol/L。{K_sp[Fe(OH)₃]=4.0×10^{- 38}}

(4)写出“沉锰"(除Mn²⁺ )过程中反应的离子方程式：______。

(5)“赶氨”时，最适宜的操作方法是__________。

(6)滤液II经蒸发结晶得到的盐主要是________(写化学式)。

Answer

适当提高硫酸的浓度或适当加热或充分搅拌 Fe3+可催化Cu2S被MnO2氧化 2MnO2+Cu2S+4H2SO4=S↓+ 2CuSO4+2MnSO4+4H2O CuO Mn2++HCO3-+NH3=MnCO3↓+NH4+ 将溶液加热 (NH4)2SO4

【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，过滤得到滤渣为为二氧化锰、二氧化硅和单质硫，滤液中含有铁离子、锰离子和铜离子，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）加快“浸取”速率除将辉铜矿粉碎外，还可以适当提高硫酸的浓度、适当加热、充分搅拌等，浸取时，Fe2O3和稀硫酸反应生成硫酸铁和水，Fe2O3起媒介作用，Fe3+可催化Cu2S被MnO2氧化，若先除铁再浸取，浸取速率明显变慢，故答案为：适当提高硫酸的浓度或适当加热或充分搅拌；Fe3+可催化Cu2S被MnO2氧化；

（2）滤渣I中的主要成分是MnO2、S、SiO2。“浸取”反应中生成S的化学方程式为：2MnO2+Cu2S+4H2SO4=S↓+ 2CuSO4+2MnSO4+4H2O，故答案为：2MnO2+Cu2S+4H2SO4=S↓+ 2CuSO4+2MnSO4+4H2O；

（3）常温下“除铁”时加入的试剂A可用CuO较为合适，已知Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10- 38，pH=5，则c(H+)=10-5，c(OH-)=10-9，Ksp[Fe(OH)3]= 4.0×10- 38， mol/L，故答案为：CuO；；

（4）“沉锰"过程中加入碳酸氢铵和氨气，生成碳酸锰，其离子方程式为：Mn2++HCO3-+NH3=MnCO3↓+NH4+，故答案为：Mn2++HCO3-+NH3=MnCO3↓+NH4+；

（5）“赶氨”时，最适宜的操作方法是减小氨气溶解度，氨气是易挥发性气体，加热驱赶，故答案为：将溶液加热；

（6）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。