题目内容
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 ．
（2）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施有 （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： ．
（4）调节浸出液pH=4的作用是 ．
（5）本工艺中可循环使用的物质是 （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 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 ．
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
（2）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施有
（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：
（4）调节浸出液pH=4的作用是
（5）本工艺中可循环使用的物质是
（6）获得的MnSO4?H2O晶体需要进一步洗涤、干燥，洗涤时应用
（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
考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,制备实验方案的设计
专题：实验设计题
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）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；
（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=
=0.02mol，n（MnSO4?H2O）=n（BaSO4）=0.02mol，则此样品中MnSO4?H2O物质的量为：0.02mol×
=0.08mol，则样品中MnSO4?H2O的纯度=
×100%=96.57%；
故答案为：96.57%；
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=
| 4.66g |
| 233g/mol |
| 100 |
| 25 |
| 0.08mol×169g/mol |
| 14.00g |
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
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制备硅单质时，主要化学反应如下：
①SiO2+2C
Si+2CO↑
②Si+2Cl2
SiCl4
③SiCl4+2H2
Si+4HCl
下列对上述三个反应的叙述中，不正确的是（ ）
①SiO2+2C
| ||
②Si+2Cl2
| ||
③SiCl4+2H2
| ||
下列对上述三个反应的叙述中，不正确的是（ ）
| A、①③为置换反应 |
| B、①②③均为氧化还原反应 |
| C、①②③均为非离子反应 |
| D、三个反应中硅元素均被还原 |
下列对合金描述不正确的是（ ）
| A、合金最多只能含有两种元素 |
| B、多数合金的硬度较大 |
| C、多数合金的熔点比成分金属低 |
| D、合金的性能跟合金元素的种类有关 |
在日常生活中会接触到许多物质．下列物质中属于酸性氧化物的是（ ）
| A、硫酸铵 | B、水 |
| C、二氧化碳 | D、氧化铜 |