Question

铜及其化合物在工业生产上有许多用途。某工厂以辉铜矿(主要成分为Cu₂S，含少量Fe₂O₃、SiO₂等杂质)为原料制备不溶于水的碱式碳酸铜的流程如下：

已知：①常温下几种物质开始形成沉淀与完全沉淀时的pH如下表

金属离子	Fe^2^＋	Fe^3^＋	Cu^2^＋	Mn^2^＋
开始沉淀	7.5	2.7	5.6	8.3
完全沉淀	9.0	3.7	6.7	9.8

②K_sp[Fe(OH)₃]＝4.0×10^－38

(1)滤渣I中的主要成分除了MnO₂，S还有___________ (化学式)，请写出“浸取”反应中生成S的化学方程式：_____。

(2)常温下“除铁”时加入的试剂A可用CuO等，调节pH调的范围为____，若加A后溶液的pH调为5，则溶液中Fe^3＋的浓度为____mol/L。

(3)写出“沉锰”(除Mn^2＋)过程中反应的离子方程式：_____。

(4)滤液Ⅱ经蒸发结晶得到的盐主要是____(写化学式)。

Answer

SiO2 2MnO2+Cu2S+4H2SO4=S↓+2CuSO4+2MnSO4+4H2O 3.7～5.6 4.0×10－11 Mn2＋＋HCO3－＋NH3＝MnCO3↓＋NH4＋ (NH4)2SO4

【解析】

辉铜矿主要成分为Cu2S，含少量Fe2O3、SiO2等杂质，加入稀硫酸和二氧化锰浸取，过滤得到滤渣为MnO2、SiO2、单质S，滤液中含有Fe3+、Mn2+、Cu2+，调节溶液pH除去铁离子，加入碳酸氢铵溶液沉淀锰过滤得到滤液赶出氨气循环使用，得到碱式碳酸铜。

(1)由滤渣1的成份可知反应的化学方程式是：2MnO2+Cu2S+4H2SO4=S↓+2CuSO4+2MnSO4+4H2O，反应中Mn元素化合价降低，被还原，MnO2为氧化剂，因二氧化硅与酸不反应，则滤渣Ⅰ的成分为MnO2、S和SiO2；

(2) “除铁”主要是除去溶液中Fe3+，根据题干表格可知，若要使Fe3+完全沉淀而不沉淀Cu2+，溶液的pH范围为：3.7~5.6或3.7≤pH<5.6；若溶液pH=5，即c(H+)=1×10-5mol/L，mol/L=1×10-9mol/L，c(Fe3+)= mol/L=4.0×10-11mol/L；

(3)“沉锰”(除Mn2+)过程中，加入碳酸氢铵和氨气，生成碳酸锰沉淀，反应的离子方程式为Mn2＋＋HCO3－＋NH3＝MnCO3↓＋NH4＋；

(4)根据分析，调节溶液PH除去铁离子，加入碳酸氢铵溶液沉淀锰过滤得到滤液，滤液Ⅱ主要是硫酸铵溶液通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到硫酸铵晶体。