Question

16．輝銅礦含銅成分高，是最重要的煉銅礦石，其主要成分為Cu₂S．還含有Fe₂O₃、SiO₂ 及一些不溶性雜質(zhì)．以輝銅礦為原料生產(chǎn)堿式碳酸銅的工藝流程如下：

已知：①[Cu（NH₃）₄]SO₄在常溫下穩(wěn)定，在熱水中會(huì)分解生成NH₃；
②部分金屬陽(yáng)離子生成氫氧化物沉淀的pH范圍如下表所示（開始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0mol•L^-1 計(jì)算）：

	開始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Fe3+	1.1	3.2
Mn2+	8.3	9.8
Cu2+	4.4	6.4

回答下列問題：
（1）能加快浸取速率的措施有粉碎礦石、升高溫度（或適當(dāng)增加酸的濃度或攪拌）．（任寫2條）
（2）浸取后得到的浸出液中含有CuSO₄、MnSO₄．寫出浸取時(shí)產(chǎn)生CuSO₄、MnSO₄反應(yīng)的化學(xué)方程式：2MnO₂+Cu₂S+4H₂SO₄=S↓+2CuSO₄+2MnSO₄+4H₂O，濾渣I的成分為 MnO₂、SiO₂和S．
（3）“除鐵”的方法是通過調(diào)節(jié)溶液pH，使 Fe³⁺水解轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃，加入的試劑A可以是氨水（填化學(xué)式），調(diào)節(jié)溶液pH的范圍為3.2≤PH＜4.4．
（4）“沉錳”（除Mn²⁺）過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Mn²⁺+HCO₃^-+NH₃=MnCO₃↓+NH₄⁺，“趕氨”時(shí)，最適宜的操作方法為加熱．
（5）測(cè)定堿式碳酸銅純度町用滴定法：稱取6.2500g樣品于100ml_小燒杯中，加入20ml．蒸餾水?dāng)嚢�，再加�?ml.6mol•L^-1 硫酸使其完全溶解，冷卻后定量轉(zhuǎn)移至250mL容量瓶中，加水定容，搖勻，移取25.00mL配好的溶液于錐形瓶中，加入40．OO mL0.2000mol•L^-1 EDTA溶液，然后加入指示劑，再用0.2000mol•L^-1的Zn²⁺標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液18.00mL．已知EDTA與Cu²⁺、Zn²⁺均按物質(zhì)的量比1：1反應(yīng)，則樣品中的Cu₂（OH）₂CO₃質(zhì)量分?jǐn)?shù)為．78.14%．

Answer 1

分析 （1）礦石顆粒大小、溫度、反應(yīng)物濃度等因素影響反應(yīng)速率；
（2）反應(yīng)物是二氧化錳、硫化銅和硫酸，生成物是S、硫酸銅、硫酸錳，根據(jù)化合價(jià)升降相等配平，浸取后SiO₂、反應(yīng)生成的S都在濾渣Ⅰ中；
（3）過濾Ⅰ的溶液呈酸性，調(diào)節(jié)PH目的是除去Fe³⁺離子，可以用氨水，不會(huì)引入新雜質(zhì)，根據(jù)陽(yáng)離子生成氫氧化物沉淀的pH范圍，選擇PH范圍；
（4）“沉錳”（除Mn²⁺）過程，主要是使Mn²⁺生成沉淀MnCO₃，溫度升高氨氣在水中的溶解度減�。�
（5）根據(jù)0.2000mol•L的Zn²⁺標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液18.00mL，根據(jù)EDTA～Zn²⁺可求得與Zn²⁺反應(yīng)的EDTA的物質(zhì)的量為0.003600mol，而EDTA的總物質(zhì)的量為40.00mL×0.2000mol•L^-1=0.008000mol，所以與Cu²⁺反應(yīng)的EDTA的物質(zhì)的量為0.004400mol，根據(jù)EDTA～Cu²⁺可求得Cu²⁺的物質(zhì)的量為0.004400mol，實(shí)驗(yàn)時(shí)將樣品配成250mL，再取25.00mL，所以6.2500g樣品中含有碳酸銅的物質(zhì)的量為$\frac{250}{25}$×0.004400mol=0.04400mol，根據(jù)純度=$\frac{純堿式碳酸銅的質(zhì)量}{樣品的質(zhì)量}$×100%可計(jì)算出樣品中Cu₂（OH）₂CO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）酸浸時(shí)，通過粉碎礦石或者升高溫度或者進(jìn)行攪拌或都增加酸的濃度，都可以提高浸取速率，
故答案為：粉碎礦石、升高溫度（或適當(dāng)增加酸的濃度或攪拌）；
（2）反應(yīng)物是二氧化錳、硫化銅和硫酸，生成物是S、硫酸銅、硫酸錳，反應(yīng)的方程式為2MnO₂+Cu₂S+4H₂SO₄=S↓+2CuSO₄+2MnSO₄+4H₂O，浸取后SiO₂、反應(yīng)生成的S，都不溶解，都在濾渣Ⅰ中，
故答案為：2MnO₂+Cu₂S+4H₂SO₄=S↓+2CuSO₄+2MnSO₄+4H₂O；SiO₂、S；
（3）過濾Ⅰ的溶液呈酸性，調(diào)節(jié)PH目的是除去Fe³⁺離子，可以用氨水，不會(huì)引入新雜質(zhì)，要除去濾液中的Fe³⁺離子，PH=3.2，F(xiàn)e³⁺離子完全沉淀，PH=4.4，銅離子開始沉淀，故pH范圍是3.2≤pH＜4.4，
故答案為：氨水；3.2≤PH＜4.4；
（4）“沉錳”（除Mn²⁺）過程，主要是使Mn²⁺生成沉淀MnCO₃，反應(yīng)的離子方程式為Mn²⁺+HCO₃^-+NH₃=MnCO₃↓+NH₄⁺，溫度升高氨氣在水中的溶解度減小，所以趕氨時(shí)，最適宜的操作方法為給溶液加熱，
故答案為：Mn²⁺+HCO₃^-+NH₃=MnCO₃↓+NH₄⁺；加熱；
（5）根據(jù)0.2000mol•L的Zn²⁺標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液18.00mL，根據(jù)EDTA～Zn²⁺可求得與Zn²⁺反應(yīng)的EDTA的物質(zhì)的量為0.003600mol，而EDTA的總物質(zhì)的量為40.00mL×0.2000mol•L^-1=0.008000mol，所以與Cu²⁺反應(yīng)的EDTA的物質(zhì)的量為0.004400mol，根據(jù)EDTA～Cu²⁺可求得Cu²⁺的物質(zhì)的量為0.004400mol，實(shí)驗(yàn)時(shí)將樣品配成250mL，再取25.00mL，所以6.2500g樣品中含有碳酸銅的物質(zhì)的量為$\frac{250}{25}$×0.004400×$\frac{1}{2}$mol=0.02200mol，根據(jù)純度=$\frac{純堿式碳酸銅的質(zhì)量}{樣品的質(zhì)量}$×100%可得樣品中Cu₂（OH）₂CO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{0.02200×（64×2+17×2+60）}{6.2500}$×100%=78.14%，
故答案為：78.14%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了硫酸錳和堿式碳酸銅的制取，涉及的知識(shí)點(diǎn)比較多，可以根據(jù)信息及所學(xué)知識(shí)，合理分析得出正確結(jié)論，本題難度中等．