Question

17．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；③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	沉淀完全的pH
Fe3+	1.1	3.2
Mn2+	8.3	9.8
Cu2+	4.4	6.4

（1）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施有粉碎矿石（或适当升高温度或搅拌）（任写一点）．
（2）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2MnO₂+Cu₂S+4H₂SO₄=S+2CuSO₄+2MnSO₄+4H₂O．
（3）调节浸出液pH的范围为3.2≤PH＜4.4，其目的是使Fe³⁺离子转化为氢氧化铁沉淀除去．
（4）本工艺中可循环使用的物质是NH₃（写化学式）．
（5）用标准BaCl₂溶液测定样品中MnSO₄•H₂O质量分数时，发现样品纯度大于100%（测定过程中产生的误差可忽略），其可能原因有混有硫酸盐杂质或部分晶体失去结晶水（任写一种）．

Answer 1

分析 流程分析可知辉铜矿软锰矿加入硫酸酸浸过滤得到浸出液调节溶液PH，使铁离子全部沉淀，过滤得到浸出液中主要含有CuSO₄、MnSO₄等，加入碳酸氢铵和氨水过滤得到混合溶液加热赶出氨气结晶析出得到碱式碳酸铜，滤渣为碳酸锰，通过蒸发浓缩，冷却结晶过滤洗涤得到硫酸锰晶体，
（1）矿石颗粒大小影响反应速率，温度升高反应加快，搅拌也可以提高浸取率；
（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；
（3）调节PH目的是除去Fe³⁺离子，根据阳离子生成氢氧化物沉淀的pH范围，选择PH范围；
（4）根据工艺流程可以看出，可循环使用的物质是氨气；
（5）晶体失去结晶水，测定硫酸锰晶体的质量分数会大于100%．

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都可以提高浸取率，故答案为：粉碎矿石（或适当升高温度或搅拌）；
（2）根据化合价升降，MnO₂→MnSO₄化合价降低2价，
把Cu₂S 当成整体，化合价升高：1×2+2=4，
所以二氧化锰化学计量数是2，氯化亚铜的计量数是1，观察法配平其它物质，
反应的化学方程式是：2MnO₂+Cu₂S+4H₂SO₄=S+2CuSO₄+2MnSO₄+4H₂O，
故答案为：2MnO₂+Cu₂S+4H₂SO₄=S+2CuSO₄+2MnSO₄+4H₂O；
（3）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：3.2≤PH＜4.4；使Fe³⁺离子转化为氢氧化铁沉淀除去；
（4）工艺流程中，加入了氨水，最后又得到了氨气，NH₃ 可循环使用，故答案为：NH₃ ；
（5）质量分数大于100%，说明了硫酸锰晶体中可能混有不分解的硫酸盐杂质或部分硫酸锰晶体失去结晶水，故答案为：混有硫酸盐杂质或部分晶体失去结晶水．

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．