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1.0mol/L计算）

离子	开始沉淀的pH	完全沉淀的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=﹣768.2kJ/mol

2Cu₂O（s）+ Cu₂S（s）═ 6Cu（s）+ SO₂（g）△H= +116.0 kJ/mol

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（Mr=160）的辉铜矿来制备无水Cu（NO₃）₂，假设浸取率为95%，调节pH时损Cu 3%，蒸氨过程中有5%未转化为CuO，其它过程中无损耗，则1.6 kg这样的辉铜矿最多能制备           mol无水Cu（NO₃）₂。(计算结果精确到小数点后1位)

Answer

（1）2MnO2 + Cu2S + 4H2SO4 ＝S↓+ 2CuSO4 + 2MnSO4 +4H2O

（2）铁离子转化成氢氧化铁完全沉淀 3.2≤pH＜4.4

（3）Mn2+ + NH3 + HCO3﹣＝MnCO3↓ + NH4+（4）蒸发浓缩、冷却结晶（过滤）

（5）Cu2S（s）+ O2（g）＝2Cu（s）+ SO2（g）△H＝﹣217.4 kJ/mol（6）14.9

【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整体升高4，MnO2下降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，但不能生成Cu(OH)2，因此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）根据铜原子守恒可知n[Cu(NO3)2]＝＝14.9mol。

考点：考查物质制备工艺流程图分析