Question

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按金属离子浓度为1.0 mol·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

 
（1）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施有                     （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                                。
（3）调节浸出液pH的范围为          ，其目的是                         。
（4）本工艺中可循环使用的物质是             （写化学式）。
（5）在该工艺的“加热驱氨”环节，若加热的温度过低或过高，都将造成                 的结果。
（6）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               (任写一种)。

Answer 1

（1）粉碎矿石或适当升高温度或搅拌（其它合理答案也得分）
（2）Cu₂S + 2 MnO₂ +4 H₂SO₄＝2CuSO₄ + 2 MnSO₄ + S↓ + 4H₂O 
（3）3.2≤pH＜4.4 或 [3.2，4.4） [若3.2＜pH＜4.4或（3.2，4.4）给1分]
使Fe³⁺转化为Fe(OH)₃沉淀而除去
（4）NH₃（多写CO₂不扣分，不写NH₃给 0 分）
（5）碱式碳酸铜产量减少
（6）混有硫酸盐杂质或部分晶体失去结晶水

试题分析： 本流程是通过辉铜矿和软锰矿在酸性条件下反应经过一系列条件的控制除去杂质等得到硫酸锰和碱式碳酸铜。
（1）固体反应时一般要粉碎成粉末或小颗粒，加快反应速率，提高浸取率，还可以适当升高温度、搅拌等达到同样的效果。
（3）根据流程调pH后得到的是锰和铜的盐溶液，所以该步是为了除去Fe^3＋等杂质，但不能让Cu^2＋和Mn^2＋沉淀，故pH的范围为3.2≤pH＜4.4；
（4）循环使用的物质是在流程中既有生成又做反应物的物质，如NH₃；
（5）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；
（6）BaCl₂溶液测定样品中MnSO₄·H₂O质量分数是测定样品中SO₄^2-的量，测定时样品纯度大于100%的因素是SO₄^2-的含量偏高了。造成这种原因可能有混有硫酸盐（相对分子质量小于MnSO₄）杂质或部分晶体失去结晶水。