题目内容

20．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．主要工艺流程如下：

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
④MnSO4•H2O溶于1份冷水、0.6份沸水，不溶于乙醇．
（1）实验室配制250mL 4.8mol•L-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250mL容量瓶、胶头滴管．
（2）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施有粉碎矿石、适当升高温度或者搅拌（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：Cu2S+2MnO2+4H2SO4=2CuSO4+2 MnSO4+S↓+4H2O．
（4）调节浸出液pH=4的作用是使Fe3+完全水解生成氢氧化铁沉淀．
（5）本工艺中可循环使用的物质是NH3（写化学式）．
（6）获得的MnSO4•H2O晶体需要进一步洗涤、干燥，洗涤时应用酒精洗涤．
（7）测定MnSO4•H2O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96.57%．

分析 由流程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）配制250mL溶液，需要250mL容量瓶，还需要胶头滴管定容；
（2）矿石的颗粒大小、温度及是否搅拌等会影响浸取率；
（3）MnO2有较强的氧化性，能将金属硫化物中的硫氧化为单质硫，生成物是CuSO4、MnSO4、S，反应物是硫酸、二氧化锰和硫化亚铜，根据化合价升降法配平；
（4）氢氧化铁开始沉淀PH=1.5，完全沉淀PH=3.2，Cu2+：开始沉淀是4.4，使Fe3+完全沉淀且Cu2+不沉淀的PH范围是：3.2～4.4；
（5）根据工艺流程可以看出，可循环使用的物质是氨气；
（6）MnSO4•H2O晶体在酒精中溶解度小；
（7）依据滴定反应生成的沉淀为硫酸钡，结合元素守恒计算得到样品纯度；

解答 解：（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，
故答案为：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，
故答案为：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，
故答案为：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，
故答案为：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，
故答案为：NH3 ；
（6）获得的MnSO4•H2O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MnSO4•H2O晶体后常用酒精洗涤，目的是减少MnSO4•H2O晶体的损失，
故答案为：酒精；
（7）测定MnSO4•H2O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，为硫酸钡物质的量=$\frac{4.66g}{233g/mol}$=0.02mol，n（MnSO4•H2O）=n（BaSO4）=0.02mol，则此样品中MnSO4•H2O物质的量为：0.02mol×$\frac{100}{25}$=0.08mol，则样品中MnSO4•H2O的纯度=$\frac{0.08mol×169g/mol}{14.00g}$×100%=96.57%；
故答案为：96.57%．

点评 本题考查了硫酸锰晶体的制取，涉及的知识点比较多，可以根据所学知识，合理分析得出正确结论，本题难度中等．

练习册系列答案
相关题目
18．主链上有4个碳原子的某烷烃有两种同分异构体，含有相同碳原子数且主链上也有4个碳原子的烯烃（含一个碳碳双键）的同分异构体有（　　）
A．3种B．4种C．5种D．6种
11．已知：I2+2S2O${\;}_{3}^{2-}$═S4O${\;}_{6}^{2-}$+2I-
相关物质的溶度积常数见下表：
物质Cu（OH）2Fe（OH）3CuClCuI
Ksp2.2×10-202.6×10-391.7×10-71.3×10-12
（1）某酸性CuCl2溶液中含有少量的FeCl3，为得到纯净的CuCl2•2H2O晶体，加入CuO或Cu（OH）2或Cu2（OH）2CO3 ，调至pH=4，使溶液中的Fe3+转化为Fe（OH）3沉淀，此时溶液中的c（Fe3+）=2.6×10-9mol/L．过滤后，将所得滤液低温蒸发、浓缩结晶，可得到CuCl2•2H2O晶体．
（2）在空气中直接加热CuCl2•2H2O晶体得不到纯的无水CuCl2，原因是2CuCl2•2H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu（OH）2•CuCl2+2HCl+2H2O（用化学方程式表示）．
由CuCl2•2H2O晶体得到纯的无水CuCl2的合理方法是在干燥的HCl气流中加热脱水．
（3）某学习小组用“间接碘量法”测定含有CuCl2•2H2O晶体的试样（不含能与I-发生反应的氧化性杂质）的纯度，过程如下：取0.36g试样溶于水，加入过量KI固体，充分反应，生成白色沉淀．用0.100 0mol•L-1 Na2S2O3标准溶液滴定，到达滴定终点时，消耗Na2S2O3标准溶液20.00mL．
①可选用淀粉溶液作滴定指示剂，滴定终点的现象是蓝色褪去，放置一定时间后不恢复原色．
②CuCl2溶液与KI反应的离子方程式为2Cu2++4I-=2CuI↓+I2．
③该试样中CuCl2•2H2O的质量百分数为95%．
8．高锰酸钾[KMnO4]是常用的氧化剂．工业上以软锰矿（主要成分是MnO2）为原料制备高锰酸钾晶体．中间产物为锰酸钾[K2MnO4]．下图是实验室模拟制备的操作流程：

相关资料：
①物质溶解度
物质KMnO4K2CO3KHCO3K2SO4CH3COOK
20℃溶解度6.411133.711.1217
②锰酸钾[K2MnO4]
外观性状：墨绿色结晶．其水溶液呈深绿色，这是锰酸根（MnO42-）的特征颜色．
化学性质：在强碱性溶液中稳定，在酸性、中性和弱碱性环境下，MnO42-会发生歧化反应．
试回答下列问题：
（1）煅烧软锰矿和KOH固体时，不采用石英坩埚而选用铁坩埚的理由是高温下强碱会和瓷坩埚中的二氧化硅反应腐蚀坩埚；
（2）实验时，若CO2过量会生成KHCO3，导致得到的KMnO4产品的纯度降低．请写出实验中通入适量CO2时体系中可能发生反应离子方程式：3MnO42-+2CO2═2MnO4-+MnO2↓+2CO32-，2OH-+CO2═CO32-+H2O；
其中氧化还原反应中氧化剂和还原剂的质量比为1：2．
（3）由于CO2的通入量很难控制，因此对上述实验方案进行了改进，即把实验中通CO2改为加其他的酸．从理论上分析，选用下列酸中A，得到的产品纯度更高．
A．醋酸             B．浓盐酸             C．稀硫酸
（4）工业上采用惰性电极电解锰酸钾溶液制取高锰酸钾，试写出该电解反应的化学方程式2K2MnO4+2H2O $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2KMnO4+H2↑+2KOH
提出改进方法：可用阳离子交换膜分隔两极区进行电解（如图）．图中A口加入的溶液最好为KOH溶液．使用阳离子交换膜可以提高Mn元素利用率的原因为阳离子交换膜防止锰酸根进入阴极区被还原．
15．氯化亚铜广泛用作有机合成催化剂，用低品位铜矿（含CuS、Cu2S、CuO以及杂质FeO、Fe2O3）制备氯化亚铜的工艺如下：

回答下列问题：
（1）步骤①浸取时，发生的反应之一为CuS被MnO2氧化为S，MnO2被还原为MnSO4，该反应的离子方程式为CuS+MnO2+4H+=Cu2++Mn2++S+2H2O
（2）滤渣2的成分为Fe（OH）3（填化学式，下同）．
（3）步骤⑤发生反应的化学方程式为Cu（NH3）4CO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+4NH3↑+CO2↑；热解生成的CO2的电子式为．
（4）制取Na[CuCl2]时，发生反应的化学方程式为Cu+CuO+2NaCl+2HCl=2 Na[CuCl2]+H2O，滤液4中溶质的成分为NaCl或NaCl和HCl（填化学式）．
（5）步骤⑧中醇洗的目的是除去表面的酸并使产品快速干燥．
5．下列图示与对应的叙述相符的是（　　）
A．图1是用0．l000 mol•L-1的盐酸滴定20.00 mL 0．l000mol•L-1Na2CO3溶液的曲线，从a→b点反应的离子方程式为：HCO3-+H+=CO2↑+H2O
B．用0.0100 mol/L硝酸银标准溶液，滴定浓度均为0.1000 mol/L Cl-、Br-及I-的混合溶液，由图2曲线，可确定首先沉淀的是Cl-
C．用0.1000 mol/LNaOH溶液分别滴定浓度相同的三种一元酸，由图3曲线确定①的酸性最强
D．图Ⅳ表示明矾中滴入Ba（OH）2溶液，图中的V2表示生成的氢氧化铝恰好溶解时加入Ba（OH）2溶液的体积
12．硫代硫酸钠（Na2S2O3•5H2O）俗名“大苏打”，又称为“海波”，可用于照相业作定影剂，也可用于纸浆漂白作脱氯剂等．它易溶于水，难溶于乙醇，加热、遇酸均易分解．工业上常用亚硫酸钠法、硫化碱法等制备．
某实验室模拟工业硫化碱法制取硫代硫酸钠，其反应装置及所需试剂如图1：

实验具体操作步骤为：
①开启分液漏斗，使硫酸慢慢滴下，适当调节分液的滴速，使反应产生的SO2气体较均匀地通入Na2S和Na2CO3的混合溶液中，同时开启电动搅拌器搅动，水浴加热，微沸．
②直至析出的浑浊不再消失，并控制溶液的pH接近7时，停止通入SO2气体．
③趁热过滤，将滤液加热浓缩，冷却析出Na2S2O3•5H2O．
④再经过滤、洗涤、干燥，得到所需的产品．
（1）写出仪器A的名称蒸馏烧瓶，步骤④中洗涤时，为了减少产物的损失用的试剂可以是乙醇；
（2）为了保证硫代硫酸钠的产量，实验中不能让溶液pH＜7，请用离子方程式解释原因S2O32-+2H+=S↓+SO2↑+H2O；
（3）写出三颈烧瓶B中制取Na2S2O3反应的总化学反应方程式4SO2+2Na2S+Na2CO3=CO2+3Na2S2O3；
（4）最后得到的产品中可能含有Na2SO4杂质．请设计实验检测产品中是否存在Na2SO4，简要说明实验操作，现象和结论取少量产品溶于足量稀盐酸、静置、取上层清液滴加BaCl2溶液，若出现沉淀则说明含有Na2SO4杂质；
（5）测定产品纯度准确称取1.00g产品，用适量蒸馏水溶解，以淀粉作指示剂，用0.1000mol•L-1碘的标准溶液滴定．反应原理为2S2O32-+I2═S4O62-+2I-．滴定终点的现象为：滴入最后一滴标准液时，溶液由无色变为蓝色，且半分钟内不再褪色，
滴定起始和终点的液面位置如图2：则消耗碘的标准溶液体积为16.00 mL，产品的纯度为79.36%．
9．苯甲酸广泛应用于制药和化工行业．某同学尝试用甲苯的氧化反应制备苯甲酸．反应原理：

实验方法：一定量的甲苯和KMnO4溶液在100℃反应一段时间后停止反应，按如图流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯．

已知：苯甲酸分子量122，熔点122.4℃，在25℃和95℃时溶解度分别为0.3g和6.9g；纯净固体有机物一般都有固定熔点．
（1）操作Ⅰ为分液，操作Ⅱ为蒸馏．
（2）无色液体A是甲苯，定性检验A的试剂是酸性KMnO4溶液，现象是溶液褪色．
（3）测定白色固体B的熔点，发现其在115℃开始熔化，达到130℃时仍有少量不熔．该同学推测白色固体B是苯甲酸与KCl的混合物，设计了如表方案进行提纯和检验，实验结果表明推测正确．请在完成表中内容．
序号实验方案实验现象结论
①将白色固体B加入水中，加热溶解，冷却结晶，过滤得到白色晶体和无色滤液
②取少量滤液于试管中，滴入稀HNO3酸化的AgNO3溶液生成白色沉淀滤液含Cl-
③干燥白色晶体，取适量加热，测定熔点白色晶体在122.4℃熔化为液体白色晶体是苯甲酸
（4）纯度测定：称取1.220g产品溶解在甲醇中，配成100mL甲醇溶液，移取25.00mL溶液，滴定，消耗KOH的物质的量为2.40×10-3 mol，产品中苯甲酸的质量分数为96%（保留二位有效数字）．（注：苯甲酸的相对分子质量为122）
10．碳酸盐是重要的化工原料及试剂．
（1）向0.02mol/L Na2CO3溶液中加入等体积的CaCl2溶液若开始有沉淀生成，则所需CaCl2溶液的浓度最小为
5.6×10-7mol•L-1（已知25℃时KSP（CaCO3）=2.8×10-9）．通过最新工艺可制得纳米（50nm）CaCO3粉末，设计简
单的实验方法证明该物质的产生取少量产品溶于水形成胶体，然后用一束可见光照射，侧面形成一条光亮通路．
（2）已知0.1mol/L NaHCO3溶液的pH=8．某学习兴趣小组探究实验室制得的纯碱含少量NaCl，还可能含少量NaHCO3．为测定纯碱的纯度，用电子天平准确称取样品m克，将其放入锥形瓶中，用适量蒸馏水溶解，滴加2滴酚酞，用c mol/L的标准盐酸滴定至溶液由浅色变成无色，且半分钟不变色，滴定过程中无气体产生，所用盐酸的体积为V1mL．
①用离子方程式便是此时发生的反应CO32-+H+=HCO3-．
②样品中Na2CO3质量分数的表达式是$\frac{106cV{\;}_{1}×10{\;}^{-3}}{m}$×100%．
③向锥形瓶溶液中继续滴加2滴甲基橙，用同浓度的盐酸继续滴定至终点，所用盐酸的体积为V2mL．滴定终点时，溶液颜色的变化是溶液由黄色变为橙色，且半分钟内不变色；若样品中含 NaHCO3，则V1＜V2（填“＞”、“＜”或“=”）．

违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com

精英家教网