Question

15．下圖是用輝銅礦和軟錳礦制備硫酸錳和堿式碳酸銅的工藝流程：

已知：①部分金屬陽離子生成氫氧化物沉淀的pH范圍（開始沉淀和完全沉淀的pH）：

物質(zhì)	Cu（OH）2	Fe（OH）2	Mn（OH）2	Fe（OH）3
開始沉淀pH	6.0	7.5	8.3	1.4
沉淀完全pH	13	14	9.8	3.7

②[Cu（NH₃）₄]S0₄常溫穩(wěn)定，在熱水溶液中會分解生成NH₃
③MnO₂有較強(qiáng)的氧化性，能將金屬硫化物中的硫氧化為單質(zhì)硫
④輝銅礦主要成分為Cu₂S，此外還含有少量SiO₂、Fe₂O₃等雜質(zhì)，軟錳礦主要含有MnO₂，另外含少量SiO₂、Fe₂O₃等雜質(zhì)．
（1）實(shí)驗(yàn)室需要220mL 4.8mol．L^-1的稀硫酸，配制時所需的玻璃儀器除燒杯、量筒、玻
璃棒外還需要250mL容量瓶、膠頭滴管．
（2）酸浸時，得到的浸出液中主要含有Cu²⁺、Mn²⁺等．寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：2MnO₂+Cu₂S+4H₂SO₄=S+2CuSO₄+2MnSO₄+4H₂O．酸浸時，為了提高浸取率可采取的措施有粉碎礦石（或適當(dāng)升高溫度或攪拌）（任寫兩點(diǎn)）．
（3）浸出液的pH調(diào)至4時，所得主要沉淀物的化學(xué)式為Fe（OH）₃．
（4）該工藝流程中可循環(huán)使用的物質(zhì)是NH₃ （寫化學(xué)式）．
（5）用標(biāo)準(zhǔn)的BaCl₂溶液測定樣品中MnSO₄•H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)時，發(fā)現(xiàn)樣品純度大于100%（測定過程中產(chǎn)生的誤差可忽略），其可能的原因有混有硫酸鹽雜質(zhì)或部分晶體失去結(jié)晶水（任寫一種）．

Answer 1

分析 流程分析可知輝銅礦軟錳礦加入硫酸酸浸過濾得到浸出液調(diào)節(jié)溶液PH，使鐵離子全部沉淀，過濾得到浸出液中主要含有CuSO₄、MnSO₄等，加入碳酸氫銨和氨水過濾得到混合溶液加熱趕出氨氣結(jié)晶析出得到堿式碳酸銅，濾渣為碳酸錳，通過蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶過濾洗滌得到硫酸錳晶體．
（1）根據(jù)配制一定物質(zhì)量濃度溶液的儀器選擇，容量瓶的規(guī)格沒有220mL的，只能使用相近的250mL，定容時需要膠頭滴管；
（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)化合價升降相等配平；礦石顆粒大小影響反應(yīng)速率，溫度升高反應(yīng)加快，攪拌也可以提高浸取率；
（3）調(diào)節(jié)PH至4的目的是除去Fe³⁺離子；
（4）根據(jù)工藝流程可以看出，可循環(huán)使用的物質(zhì)是氨氣；
（5）晶體失去結(jié)晶水，測定硫酸錳晶體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會大于100%．

解答 解：（1）容量瓶的規(guī)格沒有220mL的，只能使用相近的250mL，定容時需要膠頭滴管，
故答案為：250mL容量瓶；膠頭滴管；
（2）根據(jù)化合價升降，MnO₂→MnSO₄化合價降低2價，把Cu₂S 當(dāng)成整體，化合價升高：1×2+2=4，所以二氧化錳化學(xué)計(jì)量數(shù)是2，氯化亞銅的計(jì)量數(shù)是1，觀察法配平其它物質(zhì)，反應(yīng)的化學(xué)方程式是：2MnO₂+Cu₂S+4H₂SO₄=S+2CuSO₄+2MnSO₄+4H₂O；酸浸時，通過粉碎礦石或者升高溫度或者進(jìn)行攪拌都可以提高浸取率，
故答案為：2MnO₂+Cu₂S+4H₂SO₄=S+2CuSO₄+2MnSO₄+4H₂O；粉碎礦石（或適當(dāng)升高溫度或攪拌）；
（3）從表中得知PH=3.7時，F(xiàn)e³⁺離子完全沉淀，所以浸出液的pH調(diào)至4時，所得主要沉淀物的化學(xué)式為Fe（OH）₃，
故答案為：Fe（OH）₃；
（4）工藝流程中，加入了氨水，最后又得到了氨氣，NH₃ 可循環(huán)使用，
故答案為：NH₃ ；
（5）質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于100%，說明了硫酸錳晶體中可能混有不分解的硫酸鹽雜質(zhì)或部分硫酸錳晶體失去結(jié)晶水，
故答案為：混有硫酸鹽雜質(zhì)或部分晶體失去結(jié)晶水．

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