銅及其化合物在工業上有許多用途。某工廠以輝銅礦(主要成分為Cu2S,含少量Fe2O3、SiO2等雜質)為原料制...
問題詳情:
銅及其化合物在工業上有許多用途。某工廠以輝銅礦(主要成分為 Cu2S,含少量 Fe2O3、SiO2 等雜質)為原料製備不溶於水的鹼式碳*銅的流程如下:
(1)“浸取”反應中氧化劑的化學式為________;若“浸取”反應中得到一種單質,則濾渣Ⅰ的成分為 MnO2 和________、________ (寫化學式)。
(2)“除鐵”這一步反應在 25 ℃ 進行,加入的試劑 A 為________,若加 A 後溶液 的 pH調為 4,溶液中 Fe3+濃度為______mol/L。{已知 Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38}
(3)寫出“沉錳”(除 Mn2+)過程中反應的離子方程式:________________________________。
(4)濾液Ⅱ經蒸發結晶得到的鹽主要是__________(寫化學式)。
(5)過濾Ⅱ的沉澱經過洗滌、乾燥可以得到鹼式碳*銅,如何判斷沉澱已洗淨?_____________________________。
【回答】
【*】 (1). MnO2 (2). S (3). SiO2 (4). CuO 或 Cu(OH)2 或CuCO3或Cu2(OH)2CO3 (5). 4.0×10-8 (6). Mn2++HCO3-+NH3·H2O=MnCO3↓+NH4++H2O (7). (NH4)2SO4 (8). 取少量最後一次洗滌液於試管中,加入足量稀HCl*化,再加入BaCl2溶液,若無白*沉澱產生,則說明沉澱已洗淨
【解析】
【分析】
輝銅礦主要成分為Cu2S,含少量Fe2O3、SiO2等雜質,加入稀硫*和二氧化錳浸取,過濾得到濾渣為MnO2、SiO2、單質S,濾液中含有Fe3+、Mn2+、Cu2+,調節溶液pH除去鐵離子,加入碳**銨溶液沉澱錳過濾得到濾液趕出氨氣迴圈使用,得到鹼式碳*銅。
(1)由濾渣1的成份可知反應的化學方程式是:
2MnO2+Cu2S+4H2SO4=S↓+2CuSO4+2MnSO4+4H2O,根據方程式判斷;
(2)根據Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)•[c(OH-)]3=4.0×10-38,根據OH-離子的濃度計算Fe3+離子的濃度;
(3)“沉錳”(除Mn2+)過程中,加入碳**銨和氨氣,生成碳*錳沉澱,以此可書寫反應的離子方程式;
(4)濾液Ⅱ主要是硫*銨溶液通過蒸發濃縮,冷卻結晶,過濾洗滌得到硫*銨晶體;
(5)根據硫*根離子的檢驗方法進行分析。
【詳解】(1)由濾渣1的成份可知反應的化學方程式是:2MnO2+Cu2S+4H2SO4=S↓+2CuSO4+2MnSO4+4H2O,反應中Mn元素化合價降低,被還原,MnO2為氧化劑,因二氧化矽與*不反應,則濾渣Ⅰ的成分為MnO2、S和SiO2,故*為:MnO2,S、SiO2。
(2)加入的試劑A應用於調節溶液pH,促進鐵離子的水解,但不能引入雜質,因最後要製備鹼式碳*銅,則可加入CuO或Cu(OH)2或CuCO3或Cu2(OH)2CO3等,若加入A後溶液的pH值為4,c(OH-)=10-10mol/L,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,則溶液中鐵離子濃度:4.0×10-38/(10-10)3mol/L=4.0×10-8mol/L,故*為:4.0×10-8。
(3)“沉錳”(除Mn2+)過程中,加入碳**銨和氨氣,生成碳*錳沉澱,反應的離子方程式為Mn2++HCO3-+NH3·H2O=MnCO3↓+NH4++H2O,故*為:Mn2++HCO3-+NH3·H2O=MnCO3↓+NH4++H2O。
(4)濾液Ⅱ主要是硫*銨溶液,通過蒸發濃縮,冷卻結晶,過濾洗滌得到硫*銨晶體,故*為:(NH4)2SO4。
(5)分析流程題可知,第一步加入了H2SO4,在整個過程中沒有除去H2SO4,判斷沉澱是否已經洗淨,就是檢驗是否含有SO42-,檢驗方法為:取少量最後一次洗滌液於試管中,加入足量稀HCl*化,再加入BaCl2溶液,若無白*沉澱產生,則說明沉澱已洗淨,故*為:取少量最後一次洗滌液於試管中,加入足量稀HCl*化,再加入BaCl2溶液,若無白*沉澱產生,則說明沉澱已洗淨。
【點睛】解答該類題目時注意把握實驗、反應原理和*作流程的目的,特別是主要是物質*質的理解。解決本類題目的基本方法和步驟為:(1)從題幹中獲取有用資訊,瞭解生產的產品。(2)然後整體瀏覽一下流程,基本辨別出預處理、反應、提純、分離等階段。(3)分析流程中的每一步驟,從以下幾個方面瞭解流程:①反應物是什麼;②發生了什麼反應;③該反應造成了什麼後果,對製造產品有什麼作用。抓住一個關鍵點:一切反應或*作都是為獲得產品而服務。
知識點:金屬元素的單質及其化合物
題型:綜合題
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