[题目]辉铜矿主要成分Cu2S,软锰矿主要成分MnO2.它们都含有少量SiO2.Fe2O3等杂质.工业上综合利用这两种矿物制备硫酸锰和碱式碳酸铜的主要工艺流程如下:已知:①MnO2能将金属硫化物中的硫氧化为单质硫,②[Cu(NH3)4]SO4常温稳定.在热水中会分解生成NH3,③MnSO4·H2O易溶于冷水.不溶于酒精;④部分金属阳离子氢氧化物的(开始沉淀的pH按� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

【题目】辉铜矿主要成分Cu2S,软锰矿主要成分MnO2，它们都含有少量SiO2、Fe2O3等杂质。工业上综合利用这两种矿物制备硫酸锰和碱式碳酸铜的主要工艺流程如下：

已知：

①MnO2能将金属硫化物中的硫氧化为单质硫；

②[Cu(NH3)4]SO4常温稳定，在热水中会分解生成NH3；

③MnSO4·H2O易溶于冷水，不溶于酒精;

④部分金属阳离子氢氧化物的（开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol·L-1计算：当离子浓度小于1.0×10-5时，认为该离子沉淀完全。):

Ksp(Fe(OH)3)=1.0×10-38, Ksp(Cu(OH)2)=1.0×10-20， Ksp(Mn(OH)2)=4.0×10-14

（1）酸浸时，得到的浸出液中主要含有CuSO4、MnSO4等。写出该反应的化学方程式_________________________________。

（2）调pH的范围为____________。

（3）在该工艺中可循环使用的物质是______________；“加热驱氨” 环节，温度不能过低也不能过高的原因为___。

（4）请根据如下图示，将“由碳酸锰经一系列操作获得MnSO4·H2O晶体，并测定纯度”的实验方案补充完整。

①将碳酸锰固体溶于稀硫酸获得硫酸锰溶液;

②加热溶液并控制温度>40℃，_________得到粗产品；

③_______，低温干燥，可得到较纯晶体。

④欲测定该品体的纯度，取14.00g晶体加蒸馏水配成100mL溶液，量取25.00mL,加足量标准BaCl2溶液，得到沉淀4.66g，则此样品的纯度为___(保留四位有效数字)。某小组计算发现本组样品纯度大于100%(测定过程中产生的误差可忽略)，其可能原因有__(任写一种)。

【答案】 Cu2S+2MnO2+4H2SO4=2CuSO4+2MnSO4+S↓+4H2O 3<pH<4 NH3 温度过低，[Cu(NH3)4]SO4分解不完全，温度过高，会导致Cu2(OH)2CO3分解，这两种情况均会使碱式碳酸铜产量减少蒸发结晶，趁热过滤用酒精洗涤产品2-3次 96.57% 可能有混有硫酸盐(相对分子质量小于MnSO4)杂质或部分晶体失去结晶水。

【解析】（1）根据题给信息：MnO2能将金属硫化物中的硫氧化为单质硫；Cu2S和MnO2与硫酸混合后生成硫酸铜、硫酸锰、单质硫和水，反应的化学方程式Cu2S+2MnO2+4H2SO4=2CuSO4+2MnSO4+S↓+4H2O；正确答案： Cu2S+2MnO2+4H2SO4=2CuSO4+2MnSO4+S↓+4H2O。

（2）调节pH的作用是使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀而除去；Ksp(Fe(OH)3)=1.0×10-38,当c(Fe3+)=1.0×10-5 mol·L-1, c（OH-）=10-11 mol·L-1，c（H+）=10-3 mol·L-1，pH=3；考虑到碱式碳酸铜产量，应该避免铜的损失，Ksp(Cu(OH)2)=1.0×10-20，当c(Cu2+)=1.0 mol·L-1，c（OH-）=10-10， c（H+）=10-4 mol·L-1，pH=4；所以调pH的范围为3<pH<4；正确答案：3<pH<4。

（3）分析工艺流程投入反应物和产物，产物氨气可以溶入水中形成氨水再投入循环使用，故可循环使用的物质为氨气； “加热驱氨” 环节，温度不能过低也不能过高的原因：温度过低，[Cu(NH3)4]SO4分解不完全，温度过高，会导致Cu2(OH)2CO3分解，这两种情况均会使碱式碳酸铜产量减少；正确答案：氨气；温度过低，[Cu(NH3)4]SO4分解不完全，温度过高，会导致Cu2(OH)2CO3分解，这两种情况均会使碱式碳酸铜产量减少。

(4)②由曲线图知当温度低于40℃时析出MnSO4·5H2O晶体，高于40℃时析出MnSO4·5H2O晶体，因此硫酸锰溶液制备MnSO4·5H2O的实验必须保证溶液温度高于40℃；然后通过蒸发结晶，趁热过滤，得到粗产品；正确答案: 蒸发结晶，趁热过滤。

③为减少产品的损失，用酒精洗涤产品2-3次，低温干燥，可得到较纯晶体；正确答案：用酒精洗涤产品2-3次。

④硫酸钡的量为4.66/233=0.02mol，硫酸根离子的总量为0.02mol，原晶体中含有的硫酸根离子的总量为0.02×100/25=0.08mol，硫酸锰晶体的质量为0.08×169g，则此样品的纯度为0.08×169/14×100%=96.57% ；用标准氯化钡溶液测定样品中MnSO4·5H2O质量分数时，发现样品纯度大于100%，说明样品中硫酸根离子质量分数大于MnSO4·5H2O中硫酸根离子质量分数，故只要能增大样品中硫酸根离子质量分数的原因均合理，则可能原因是样品中混有硫酸盐杂质或部分晶体失去结晶水；正确答案：96.57% ；可能有混有硫酸盐(相对分子质量小于MnSO4)杂质或部分晶体失去结晶水。