Question

【题目】[化学——选修2：化学与技术]辉铜矿主要成分为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250 mL 4.8 mol·L1的稀硫酸，所需的玻璃仪器除玻璃棒、量筒、烧杯以外还需要 。

（2）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施有 （任写一点）。得到浸出液中主要含有CuSO4、MnSO4等。写出该反应的化学方程式： 。

（3）调节浸出液pH=4的作用是 。

（4）本工艺中可循环使用的物质是 （写化学式）。

（5）获得的MnSO4·H2O晶体需要进一步洗涤、干燥，洗涤时应用 洗涤。

（6）测定MnSO4·H2O样品的纯度：准确称取样品14.00 g，加蒸馏水配成100 mL溶液，从中取出25.00 mL用标准的BaCl2溶液测定，完全反应后得到了4.66 g沉淀，则此样品的纯度为__________（保留三位有效数字）。

Answer 1

【答案】（1）250 mL容量瓶、胶头滴管（2分）

（2）粉碎矿石（或加热或者搅拌）（任写一点）（1分） Cu2S+2MnO2+4H2SO42CuSO4+2MnSO4+S↓+ 4H2O（3分）

（3）使Fe3+完全水解生成氢氧化铁沉淀，而 Cu2+、Mn2+不形成沉淀（2分）

（4）NH3（2分）

（5）酒精（2分）

（6）96.6%（3分）

【解析】（1）配制一定物质的量浓度的溶液，必不可少的玻璃仪器是容量瓶和胶头滴管，容量瓶要标明规格，本题必须使用250 mL容量瓶。

（2）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。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：42=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+4H2SO42CuSO4+2MnSO4+S↓+4H2O。

（3）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+、Mn2+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，而 Cu2+、Mn2+不形成沉淀。

（4）工艺流程中，加入了氨水，最后又得到了氨气，因此NH3 可循环使用。

（5）硫酸锰晶体不溶于酒精，故获得的MnSO4·H2O晶体后常用酒精洗涤，目的是减少MnSO4H2O晶体的损失。

（6）根据提示n（BaSO4）=n（SO42）=n（MnSO4·H2O）= =0.02 mol，25 mL溶液中含有n（SO42）= n（MnSO4·H2O）=0.02 mol，则100 mL溶液含有n（MnSO4·H2O）=0.08 mol，m（MnSO4·H2O）=0.08×169=13.52（g），那么样品的纯度为=96.6%。