Question

13．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、SO₂及一些不溶性雜質．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，在熱水中會分解生成NH₃；
②部分金屬陽離子生產(chǎn)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計算）：

	開始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Fe3+	1.1	3.2
Mg2+	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，寫出浸取時產(chǎn)生CuSO₄、MnSO₄反應的化學方程式
2MnO₂+Cu₂S+4H₂SO₄=S↓+2CuSO₄+2MnSO₄+4H₂O；，濾渣Ⅰ的成分為MnSO₄、SiO₂和S．
（3）“除鐵”的方法是通過調節(jié)溶液pH，使Fe³⁺水解轉化為Fe（OH）₃，加入的試劑A可以是氨水（填化學式），調節(jié)溶液pH的范圍為3.2≤PH＜4.4．
（4）“沉錳”（除Mn²⁺）過程中發(fā)生反應的離子方程式為Mn²⁺+CO₃^2-=MnCO₃↓．“趕氨”時，最適宜的操作方法為加熱．
（5）測定堿式碳酸銅純度可用滴定法稱取6.2500g樣品于100mL小燒杯中，加入20mL蒸餾水攪拌，再加入8mL6mol•L^-1硫酸使其完全溶解，冷卻后定量轉移至250mL容量瓶中，加水定容，搖勻，稱取25.00mL配好的溶液于錐形瓶中，加入40.00mL0.2000mol•L^-1EDTA溶液，然后計入MnO₂，再用0.2000mol•L的Zn²⁺標準溶液滴定至終點，消耗標準溶液18.00mL．已知EDTA與Cu²⁺、Zn²⁺均按物質的量比1：1反應，則樣品中Cu₂（OH）₂CO₂的質量分數(shù)為78.14%．

Answer 1

分析 （1）礦石顆粒大小、溫度、反應物濃度等因素影響反應速率；
（2）反應物是二氧化錳、硫化銅和硫酸，生成物是S、硫酸銅、硫酸錳，根據(jù)化合價升降相等配平，浸取后SiO₂、反應生成的S都在濾渣Ⅰ中；
（3）過濾Ⅰ的溶液呈酸性，調節(jié)PH目的是除去Fe³⁺離子，可以用氨水，不會引入新雜質，根據(jù)陽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⁺標準溶液滴定至終點，消耗標準溶液18.00mL，根據(jù)EDTA～Zn²⁺可求得與Zn²⁺反應的EDTA的物質的量為0.003600mol，而EDTA的總物質的量為40.00mL×0.2000mol•L^-1=0.008000mol，所以與Cu²⁺反應的EDTA的物質的量為0.004400mol，根據(jù)EDTA～Cu²⁺可求得Cu²⁺的物質的量為0.004400mol，實驗時將樣品配成250mL，再取25.00mL，所以6.2500g樣品中含有碳酸銅的物質的量為$\frac{250}{25}$×0.004400mol=0.04400mol，根據(jù)純度=$\frac{純堿式碳酸銅的質量}{樣品的質量}$×100%可計算出樣品中Cu₂（OH）₂CO₂的質量分數(shù)．

解答 解：（1）酸浸時，通過粉碎礦石或者升高溫度或者進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（或適當增加酸的濃度或攪拌）；
（2）反應物是二氧化錳、硫化銅和硫酸，生成物是S、硫酸銅、硫酸錳，反應的方程式為2MnO₂+Cu₂S+4H₂SO₄=S↓+2CuSO₄+2MnSO₄+4H₂O，浸取后SiO₂、反應生成的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，調節(jié)PH目的是除去Fe³⁺離子，可以用氨水，不會引入新雜質，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，反應的離子方程式為Mn²⁺+CO₃^2-=MnCO₃↓，溫度升高氨氣在水中的溶解度減小，所以趕氨時，最適宜的操作方法為給溶液加熱，
故答案為：Mn²⁺+CO₃^2-=MnCO₃↓；加熱；
（5）根據(jù)0.2000mol•L的Zn²⁺標準溶液滴定至終點，消耗標準溶液18.00mL，根據(jù)EDTA～Zn²⁺可求得與Zn²⁺反應的EDTA的物質的量為0.003600mol，而EDTA的總物質的量為40.00mL×0.2000mol•L^-1=0.008000mol，所以與Cu²⁺反應的EDTA的物質的量為0.004400mol，根據(jù)EDTA～Cu²⁺可求得Cu²⁺的物質的量為0.004400mol，實驗時將樣品配成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=$\frac{純堿式碳酸銅的質量}{樣品的質量}$×100%可得樣品中Cu₂（OH）₂CO₂的質量分數(shù)=$\frac{0.02200×（64×2+17×2+60）}{6.2500}$×100%=78.14%，
故答案為：78.14%．

點評 本題考查了硫酸錳和堿式碳酸銅的制取，涉及的知識點比較多，可以根據(jù)信息及所學知識，合理分析得出正確結論，本題難度中等．