题目内容
【题目】辉铜矿主要成分Cu2S,此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质,软锰矿主要含有MnO2 , 以及少量SiO2、Fe2O3等杂质.研究人员开发综合利用这两种资源,用同槽酸浸湿法冶炼工艺,制备硫酸锰晶体和碱式碳酸铜.主要工艺流程如图:
已知:
①MnO2有较强的氧化性,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,在热水溶液中会分解生成NH3;
③部分金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH范围(开始沉淀和完全沉淀的pH):
Fe3+:1.5~3.2 Mn2+:8.3~9.8 Cu2+:4.4~6.4
④MnSO4H2O溶于1份冷水、0.6份沸水,不溶于乙醇.
(1)实验室配制250mL 4.8molL﹣1的稀硫酸,所需的玻璃仪器除玻璃棒、量筒、烧杯以外还需要 .
(2)酸浸时,为了提高浸取率可采取的措施有(任写一点).
(3)酸浸时,得到浸出液中主要含有CuSO4、MnSO4等.写出该反应的化学方程式: .
(4)调节浸出液pH=4的作用是 .
(5)本工艺中可循环使用的物质是(写化学式).
(6)获得的MnSO4H2O晶体需要进一步洗涤、干燥,洗涤时应用洗涤.
(7)测定MnSO4H2O样品的纯度:准确称取样品14.00g,加蒸馏水配成100mL溶液,取出25.00mL用标准的BaCl2溶液测定,完全反应后得到了4.66g沉淀,则此样品的纯度为 .
【答案】
(1)250mL容量瓶、胶头滴管
(2)粉碎矿石、适当升高温度或者搅拌
(3)Cu2S+2MnO2+4H2SO4=2CuSO4+2 MnSO4+S↓+4H2O
(4)使Fe3+完全水解生成氢氧化铁沉淀
(5)NH3
(6)酒精
(7)96.57%
【解析】解:酸浸过程中,二氧化硅不反应,分离出来,Cu2S反应生成S单质,Fe2O3溶解成溶液,pH值控制在4时,Fe3+沉淀,过滤得到的滤液成分应为CuSO4和MnSO4等,加热赶氢过后,得到碱式碳酸铜,滤渣为碳酸锰,通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤等操作即可得到硫酸锰晶体,(1)配制一定物质的量浓度的溶液,必不可少的是容量瓶和胶头滴管,容量瓶要标明规格,本题必须使用250mL容量瓶,所以答案是:250mL容量瓶、胶头滴管;(2)由于酸浸时矿石颗粒大小影响浸取率,可以通过粉碎矿石提高浸取率,还可以适当升高温度或者搅拌提高浸取率,所以答案是:粉碎矿石、适当升高温度或者搅拌;(3)根据信息,MnO2能将金属硫化物中的硫氧化为单质硫,反应物是Cu2S、MnO2、H2SO4 , 生成物是CuSO4、MnSO4、S,把硫化亚铜看成整体,化合价变化是:(1×2+2×1)=4;Mn元素化合价变化是:4﹣2=2,所以二氧化锰化学计量数是2,硫化亚铜的是1,再根据观察法配平其它物质;反应的化学方程式是:Cu2S+2MnO2+4H2SO4=2CuSO4+2 MnSO4+S↓+4H2O,所以答案是:Cu2S+2MnO2+4H2SO4=2CuSO4+2 MnSO4+S↓+4H2O;(4)根据金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH范围,使Fe3+完全沉淀且Cu2+不沉淀的PH范围是:3.2~4.4,故选择PH=4目的是使Fe3+完全水解生成氢氧化铁沉淀,所以答案是:使Fe3+完全水解生成氢氧化铁沉淀;(5)工艺流程中,加入了氨水,最后又得到了氨气,NH3可循环使用,
所以答案是:NH3;(6)获得的MnSO4H2O晶体需要进一步洗涤、干燥,洗涤时应用酒精,在酒精中,硫酸锰晶体溶解度小,故获得的MnSO4H2O晶体后常用酒精洗涤,目的是减少MnSO4H2O晶体的损失,所以答案是:酒精;(7)测定MnSO4H2O样品的纯度:准确称取样品14.00g,加蒸馏水配成100mL溶液,取出25.00mL用标准的BaCl2溶液测定,完全反应后得到了4.66g沉淀为硫酸钡,其物质的量为:n(BaSO4)=n(SO42﹣)=n(MnSO4H2O)= mol=0.02mol,则此样品中MnSO4H2O物质的量为:0.02mol×
=0.08mol,则样品中MnSO4H2O的纯度=
×100%=96.57%;所以答案是:96.57%.
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【题目】利用如图所示装置进行下列实验,能达到实验目的的是 ( )
选项 | ① | ② | ③ | 实验结论 | |
A | 浓硫酸 | 铜 | 溴水 | 验证浓硫酸具有强氧化性 | |
B | 浓盐酸 | 浓硫酸 | 空气 | 制取并收集HCl | |
C | 浓氨水 | 氧化钙 | 空气 | 制取并收集NH3 | |
D | 稀硫酸 | Na2CO3 | Na2SiO3 溶液 | 验证酸性:硫酸>碳酸>硅酸 |
A. A B. B C. C D. D