Question

16．辉铜矿含铜成分高，是最重要的炼铜矿石，其主要成分为Cu₂S．还含有Fe₂O₃、SiO₂ 及一些不溶性杂质．以辉铜矿为原料生产碱式碳酸铜的工艺流程如下：

已知：①[Cu（NH₃）₄]SO₄在常温下稳定，在热水中会分解生成NH₃；
②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^-1 计算）：

	开始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Fe3+	1.1	3.2
Mn2+	8.3	9.8
Cu2+	4.4	6.4

回答下列问题：
（1）能加快浸取速率的措施有粉碎矿石、升高温度（或适当增加酸的浓度或搅拌）．（任写2条）
（2）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：2MnO₂+Cu₂S+4H₂SO₄=S↓+2CuSO₄+2MnSO₄+4H₂O，滤渣I的成分为 MnO₂、SiO₂和S．
（3）“除铁”的方法是通过调节溶液pH，使 Fe³⁺水解转化为Fe（OH）₃，加入的试剂A可以是氨水（填化学式），调节溶液pH的范围为3.2≤PH＜4.4．
（4）“沉锰”（除Mn²⁺）过程中发生反应的离子方程式为Mn²⁺+HCO₃^-+NH₃=MnCO₃↓+NH₄⁺，“赶氨”时，最适宜的操作方法为加热．
（5）测定碱式碳酸铜纯度町用滴定法：称取6.2500g样品于100ml_小烧杯中，加入20ml．蒸馏水搅拌，再加入8ml.6mol•L^-1 硫酸使其完全溶解，冷却后定量转移至250mL容量瓶中，加水定容，摇匀，移取25.00mL配好的溶液于锥形瓶中，加入40．OO mL0.2000mol•L^-1 EDTA溶液，然后加入指示剂，再用0.2000mol•L^-1的Zn²⁺标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液18.00mL．已知EDTA与Cu²⁺、Zn²⁺均按物质的量比1：1反应，则样品中的Cu₂（OH）₂CO₃质量分数为．78.14%．

Answer 1

分析 （1）矿石颗粒大小、温度、反应物浓度等因素影响反应速率；
（2）反应物是二氧化锰、硫化铜和硫酸，生成物是S、硫酸铜、硫酸锰，根据化合价升降相等配平，浸取后SiO₂、反应生成的S都在滤渣Ⅰ中；
（3）过滤Ⅰ的溶液呈酸性，调节PH目的是除去Fe³⁺离子，可以用氨水，不会引入新杂质，根据阳离子生成氢氧化物沉淀的pH范围，选择PH范围；
（4）“沉锰”（除Mn²⁺）过程，主要是使Mn²⁺生成沉淀MnCO₃，温度升高氨气在水中的溶解度减小；
（5）根据0.2000mol•L的Zn²⁺标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液18.00mL，根据EDTA～Zn²⁺可求得与Zn²⁺反应的EDTA的物质的量为0.003600mol，而EDTA的总物质的量为40.00mL×0.2000mol•L^-1=0.008000mol，所以与Cu²⁺反应的EDTA的物质的量为0.004400mol，根据EDTA～Cu²⁺可求得Cu²⁺的物质的量为0.004400mol，实验时将样品配成250mL，再取25.00mL，所以6.2500g样品中含有碳酸铜的物质的量为$\frac{250}{25}$×0.004400mol=0.04400mol，根据纯度=$\frac{纯碱式碳酸铜的质量}{样品的质量}$×100%可计算出样品中Cu₂（OH）₂CO₂的质量分数．

解答 解：（1）酸浸时，通过粉碎矿石或者升高温度或者进行搅拌或都增加酸的浓度，都可以提高浸取速率，
故答案为：粉碎矿石、升高温度（或适当增加酸的浓度或搅拌）；
（2）反应物是二氧化锰、硫化铜和硫酸，生成物是S、硫酸铜、硫酸锰，反应的方程式为2MnO₂+Cu₂S+4H₂SO₄=S↓+2CuSO₄+2MnSO₄+4H₂O，浸取后SiO₂、反应生成的S，都不溶解，都在滤渣Ⅰ中，
故答案为：2MnO₂+Cu₂S+4H₂SO₄=S↓+2CuSO₄+2MnSO₄+4H₂O；SiO₂、S；
（3）过滤Ⅰ的溶液呈酸性，调节PH目的是除去Fe³⁺离子，可以用氨水，不会引入新杂质，要除去滤液中的Fe³⁺离子，PH=3.2，Fe³⁺离子完全沉淀，PH=4.4，铜离子开始沉淀，故pH范围是3.2≤pH＜4.4，
故答案为：氨水；3.2≤PH＜4.4；
（4）“沉锰”（除Mn²⁺）过程，主要是使Mn²⁺生成沉淀MnCO₃，反应的离子方程式为Mn²⁺+HCO₃^-+NH₃=MnCO₃↓+NH₄⁺，温度升高氨气在水中的溶解度减小，所以赶氨时，最适宜的操作方法为给溶液加热，
故答案为：Mn²⁺+HCO₃^-+NH₃=MnCO₃↓+NH₄⁺；加热；
（5）根据0.2000mol•L的Zn²⁺标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液18.00mL，根据EDTA～Zn²⁺可求得与Zn²⁺反应的EDTA的物质的量为0.003600mol，而EDTA的总物质的量为40.00mL×0.2000mol•L^-1=0.008000mol，所以与Cu²⁺反应的EDTA的物质的量为0.004400mol，根据EDTA～Cu²⁺可求得Cu²⁺的物质的量为0.004400mol，实验时将样品配成250mL，再取25.00mL，所以6.2500g样品中含有碳酸铜的物质的量为$\frac{250}{25}$×0.004400×$\frac{1}{2}$mol=0.02200mol，根据纯度=$\frac{纯碱式碳酸铜的质量}{样品的质量}$×100%可得样品中Cu₂（OH）₂CO₂的质量分数=$\frac{0.02200×（64×2+17×2+60）}{6.2500}$×100%=78.14%，
故答案为：78.14%．

点评 本题考查了硫酸锰和碱式碳酸铜的制取，涉及的知识点比较多，可以根据信息及所学知识，合理分析得出正确结论，本题难度中等．