题目

6. 碱式碳酸铜在烟火、农药、颜-|||-料、杀菌剂等方面应用广泛。一种以辉铜矿(Cu2S,含有-|||-SiO2和少量Fe 2O3等杂质)为原料制备碱式碳酸铜的流-|||-程如图所示:-|||-MnO2 H2SO4 A-|||-浮选精矿 浸取 除铁-|||-滤渣I Fe(OH)3-|||-NH4HCO3NH3-|||-沉锰 赶氨 Cu2(OH)2CO3-|||-MnCO3 滤液Ⅱ-|||-MnSO4·H2O-|||-已知:①有关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围-|||-如下:-|||-金属离子 ^2+ '+ _(1)+ ^2+-|||-开始沉淀的pH 7.5 2.7 5.6 8.3-|||-完全沉淀的pH 9.0 3.7 6.7 9.8-|||-②[Cu(NH3)1]S()4常温稳定,在热水中会分解生-|||-成NH3;-|||-③ _(sp)[ Fe(OH)_(3)] =4.0times (10)^-38-|||-回答下列问题:-|||-(1)加快"浸取"速率,除将辉铜矿粉碎外,还可采取的措-|||-施有 __-|||-搅拌(或适当增加硫酸浓度或适当加热等) (任写一种)。-|||-(2)滤渣I经CS2提取后可获得一种淡黄色副产品,则滤-|||-渣I中的主要成分是 __-|||-SiO2S,MnO2(填化学式)。回收淡黄-|||-色副产品过程中温度控制在 approx (60)^circ C 之间,不宜过高或-|||-过低的原因是 __-|||-温度过低,硫的溶解速率小,温度过高,CS 2易挥发-|||-__-|||-。-|||-(3)常温下"除铁"时加入的试剂A可用CuO,调节pH的-|||-范围为 .7approx 5.6times 3.7leqslant pHlt 5.6, 若加A后将溶液的pH调为5,则-|||-溶液中 (e)^3+ 的浓度为_ __ . cdot (L)^-1-|||-div 10=11-|||-(4)写出"沉锰"(除 ^2+ )过程中反应的离子方程式: __-|||-__-|||-^2++(HC{O)_(3)}^-+N(H)_(3)=!=!= NaC(O)_(3)+N(H)_(4) 。-|||-(5)"赶氨"时,最适宜的操作方法是_将溶液加热 。-|||-(6)测定副产品MnS()1·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25.00 mL-|||-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%)(保留到小数点后两位)。

题目解答

答案

解析

  1. 浸取速率：考查影响化学反应速率的因素，如搅拌、浓度、温度等。
  2. 滤渣成分：辉铜矿中的杂质（如SiO₂）和浸取后未反应的MnO₂。
  3. pH调节：根据金属离子沉淀pH范围，确定除铁时的pH区间，结合溶度积计算Fe³⁺浓度。
  4. 离子方程式：分析“沉锰”反应中Mn²⁺与HCO₃⁻、NH₃的反应产物。
  5. 赶氨方法：利用氨的挥发性，通过加热去除溶液中的NH₃。
  6. 纯度计算：通过BaCl₂滴定法测定硫酸根含量，计算MnSO₄·H₂O的质量分数。

(1) 加快“浸取”速率的措施

搅拌可增大接触面积，适当增加硫酸浓度或加热均可加快反应速率。

(2) 滤渣I的成分及温度控制

  • 滤渣I含未反应的SiO₂和MnO₂。
  • 温度控制：50~60°C是CS₂与硫反应的适宜温度，过低反应速率慢，过高CS₂易挥发。

(3) 除铁时的pH范围及Fe³⁺浓度

  1. pH范围：需使Fe³⁺完全沉淀（pH≥3.7），但避免Cu²⁺沉淀（pH<5.6），故范围为3.7~5.6。
  2. Fe³⁺浓度计算：
    • 当pH=5时，[OH⁻] = $10^{-\text{pH}_\text{OH}} = 10^{-(14-5)} = 10^{-9}$ mol/L。
    • 由 $K_\text{sp} = [\text{Fe}^{3+}][\text{OH}^-]^3$，得：
      $[\text{Fe}^{3+}] = \frac{4.0 \times 10^{-38}}{(10^{-9})^3} = 4.0 \times 10^{-11} \, \text{mol/L}.$

(4) 沉锰的离子方程式

Mn²⁺与HCO₃⁻、NH₃反应生成MnCO₃沉淀和NH₄⁺：
$\text{Mn}^{2+} + \text{HCO}_3^- + \text{NH}_3 \rightarrow \text{MnCO}_3 + \text{NH}_4^+.$

(5) 赶氨的方法

利用[Cu(NH₃)₄]SO₄在热水中分解的性质，加热使NH₃逸出。

(6) 纯度计算

  1. 硫酸根物质的量：
    $n(\text{SO}_4^{2-}) = n(\text{BaSO}_4) = \frac{4.66}{233} \approx 0.02 \, \text{mol}.$
  2. 样品中MnSO₄·H₂O的质量：
    $m(\text{MnSO}_4·\text{H}_2\text{O}) = 0.02 \times 169 = 3.38 \, \text{g}.$
  3. 纯度：
    $\text{纯度} = \frac{3.38}{14.00} \times 100\% \approx 96.57\%.$