Question

3．辉铜矿是铜矿的主要品种之一传统的火法冶炼在资源的综合利用、环境保护等方面会遇到困难．辉铜矿的湿法冶炼目前国内外都处于探索阶段．自氧化还氨氮分离法是一种较为理想的湿法冶炼方法，工艺流程如图所示：

已知：
①辉铜矿的主要成分是Cu₂S，含有较多的Fe₂O₃、SiO₂等．
②软锰矿的主要成分是MnO₂，含有较多的SiO₂等．
③浸出时，生成一种非金属单质．
④室温下，K_ap[Fe（OH）₃]=4.0×10^-8mol/L，K_ap[Fe（OH）₂]=8.0×10^-16mol/L
完成下列填空：
（l）浸出前需要先将矿石粉碎，其目的是增大与酸的接触面积，加快反应速率（或提高浸出效率）．
（2）写山浸出时主要反应的离子方程式Cu₂S+2MnO₂+8H⁺=Cu²⁺+S+2Mn²⁺+4H₂O．
（3）浸渣A的主要成分为SiO₂、S；调溶液pH 3.0-3.5的目的是除去Fe³⁺离子；室温下，若该离子的浓度为4.0×10^-8mol/L，则溶液的pH=4．
（4）工业上可将MnCO₃、在300℃左右氧化来制取具有较好催化性能的MnO₂，则MnCO₃在空气中受热制取MnO₂的化学方程式为2MnCO₃+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MnO₂+2CO₂．
（5）从滤液C中提取硫酸氨晶体的步骤为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干操．
（6）与火法冶炼辉铜矿相比，用图中方法冶炼辉铜矿的优点有实现资源的综合利用、不产生污染环境的气体、能耗低等．（列举其中2条）

Answer 1

分析 流程分析可知辉铜矿软锰矿加入硫酸酸浸：Cu₂S+2MnO₂+8H⁺=Cu²⁺+S+2Mn²⁺+4H₂O、Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，SiO₂不溶，过滤得到浸渣A为S、SiO₂，得到浸出液调节溶液PH，使铁离子全部沉淀，滤渣B为氢氧化铁，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，冷却结晶过滤洗涤干燥得到硫酸氨晶体，据此分析作答．

解答 解：（1）浸出前需要先将矿石粉碎，增大与酸的接触面积，加快反应速率（或提高浸出效率）；
故答案为：增大与酸的接触面积，加快反应速率（或提高浸出效率）；
（2）浸出时，二氧化锰有氧化性，将Cu₂S氧化生成铜离子和硫单质，反应为：Cu₂S+2MnO₂+8H⁺=Cu²⁺+S+2Mn²⁺+4H₂O；
故答案为：Cu₂S+2MnO₂+8H⁺=Cu²⁺+S+2Mn²⁺+4H₂O；
（3）浸出时，二氧化锰不溶，生成的硫单质不溶，故浸渣A为SiO₂、S；调溶液pH 3.0-3.5，将Fe³⁺以氢氧化物的形式除去； 室温下，K_ap[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38mol/L，c（Fe³⁺）=4.0×10^-8mol/L，则c（OH^-）=$\root{3}{\frac{4.0×1{0}^{-38}}{4.0×1{0}^{-8}}}$=10^-10mol/L，则c（H⁺）=10^-4mol/L，pH=4；
故答案为：SiO₂、S；Fe³⁺；4；
（4）MnCO₃在空气中受热制取MnO₂，反应为：2MnCO₃+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MnO₂+2CO₂；
故答案为：2MnCO₃+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MnO₂+2CO₂；
（5）滤液C经过蒸发浓缩，冷却结晶过滤洗涤干燥得到晶体；
故答案为：蒸发浓缩   冷却结晶；
（6）与火法冶炼辉铜矿相比，用图中方法冶炼辉铜矿实现资源的综合利用、不产生污染环境的气体、能耗低等；
故答案为：实现资源的综合利用、不产生污染环境的气体、能耗低等．

点评 本题考查了物质的制备，涉及对工艺流程的理解、氧化还原反应、对条件的控制选择与理解、溶度积的计算等，理解工艺流程原理是解题的关键，是对学生综合能力的考查，需要学生具备扎实的基础与灵活运用能力，题目难度中等．