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下：

已知：

①常温下几种物质开始形成沉淀与完全沉淀时的pH如下表

金属离子	Fe^2^＋	Fe^3^＋	Cu^2^＋	Mn^2^＋
开始沉淀	7.5	2.7	5.6	8.3
完全沉淀	9.0	3.7	6.7	9.8

② Ksp[Fe(OH)₃]＝4.0×10^－38

(1)加快“浸取”速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有__________（任写一种）。

(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CuO等，调节pH调的范围为_________，若加 A 后溶液的 pH调为4.0，则溶液中 Fe^3＋的浓度为_________mol/L。

(4)写出“沉锰”(除 Mn^2＋)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)过滤Ⅱ得到的沉淀经过洗涤、干燥可以得到碱式碳酸铜，判断沉淀是否洗净的操作是________________。

Answer

充分搅拌，将辉铜矿粉碎，加热等(说法合理即可) 2MnO2+Cu2S+4H2SO4=S↓+2CuSO4+2MnSO4+4H2O 3.7～5.6（ 或3.7≤pH<5.6） 4.0×10－8 Mn2＋＋HCO3－＋NH3＝MnCO3↓＋NH4＋ 将溶液加热 取少量最后一次洗涤液于洁净的试管中，加入足量稀盐酸酸化，再加入BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则说明沉淀已洗净，反之未洗净。（其它合理答案也可）

【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；据此分析解答本题。

（1）酸浸时，通过充分搅拌，将辉铜矿粉碎，加热等都可以提高浸取率；

（2）“浸取”时：在硫酸酸性条件下MnO2氧化Cu2S得到硫沉淀、CuSO4和MnSO4，其反应的化学方程式为：2MnO2+Cu2S+4H2SO4=S↓+2CuSO4+2MnSO4+4H2O；

（3）“除铁”主要是除去溶液中Fe3+，根据题干表格可知，若要使Fe3+完全沉淀而不沉淀Cu2+，溶液的pH范围为：3.7～5.6或3.7≤pH<5.6；若溶液pH=4，即c(H+)=1×10-4mol/L，c(OH-)==mol/L=1×10-10mol/L，c(Fe3+)== mol/L=4.0×10－8mol/L；

（4）“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＝MnCO3↓＋NH4＋；

（5）“赶氨”时，最适宜的操作方法是减小氨气溶解度，氨气是易挥发的气体，加热驱赶，

故答案为：将溶液加热；

（6）沉淀表面主要杂质为硫酸盐等，因此检验沉淀是否洗净的操作为：取少量最后一次洗涤液于洁净的试管中，加入足量稀盐酸酸化，再加入BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则说明沉淀已洗净，反之未洗净。