铜及其化合物在工业上有许多用途。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...
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铜及其化合物在工业上有许多用途。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*铜的流程如下:
(1)“浸取”反应中氧化剂的化学式为________;若“浸取”反应中得到一种单质,则滤渣Ⅰ的成分为 MnO2 和________、________ (写化学式)。
(2)“除铁”这一步反应在 25 ℃ 进行,加入的试剂 A 为________,若加 A 后溶液 的 pH调为 4,溶液中 Fe3+浓度为______mol/L。{已知 Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38}
(3)写出“沉锰”(除 Mn2+)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)。
(5)过滤Ⅱ的沉淀经过洗涤、干燥可以得到碱式碳*铜,如何判断沉淀已洗净?_____________________________。
【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). 取少量最后一次洗涤液于试管中,加入足量稀HCl*化,再加入BaCl2溶液,若无白*沉淀产生,则说明沉淀已洗净
【解析】
【分析】
辉铜矿主要成分为Cu2S,含少量Fe2O3、SiO2等杂质,加入稀硫*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**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*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,根据方程式判断;
(2)根据Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)•[c(OH-)]3=4.0×10-38,根据OH-离子的浓度计算Fe3+离子的浓度;
(3)“沉锰”(除Mn2+)过程中,加入碳**铵和氨气,生成碳*锰沉淀,以此可书写反应的离子方程式;
(4)滤液Ⅱ主要是硫*铵溶液通过蒸发浓缩,冷却结晶,过滤洗涤得到硫*铵晶体;
(5)根据硫*根离子的检验方法进行分析。
【详解】(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*不反应,则滤渣Ⅰ的成分为MnO2、S和SiO2,故*为:MnO2,S、SiO2。
(2)加入的试剂A应用于调节溶液pH,促进铁离子的水解,但不能引入杂质,因最后要制备碱式碳*铜,则可加入CuO或Cu(OH)2或CuCO3或Cu2(OH)2CO3等,若加入A后溶液的pH值为4,c(OH-)=10-10mol/L,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,则溶液中铁离子浓度:4.0×10-38/(10-10)3mol/L=4.0×10-8mol/L,故*为:4.0×10-8。
(3)“沉锰”(除Mn2+)过程中,加入碳**铵和氨气,生成碳*锰沉淀,反应的离子方程式为Mn2++HCO3-+NH3·H2O=MnCO3↓+NH4++H2O,故*为:Mn2++HCO3-+NH3·H2O=MnCO3↓+NH4++H2O。
(4)滤液Ⅱ主要是硫*铵溶液,通过蒸发浓缩,冷却结晶,过滤洗涤得到硫*铵晶体,故*为:(NH4)2SO4。
(5)分析流程题可知,第一步加入了H2SO4,在整个过程中没有除去H2SO4,判断沉淀是否已经洗净,就是检验是否含有SO42-,检验方法为:取少量最后一次洗涤液于试管中,加入足量稀HCl*化,再加入BaCl2溶液,若无白*沉淀产生,则说明沉淀已洗净,故*为:取少量最后一次洗涤液于试管中,加入足量稀HCl*化,再加入BaCl2溶液,若无白*沉淀产生,则说明沉淀已洗净。
【点睛】解答该类题目时注意把握实验、反应原理和*作流程的目的,特别是主要是物质*质的理解。解决本类题目的基本方法和步骤为:(1)从题干中获取有用信息,了解生产的产品。(2)然后整体浏览一下流程,基本辨别出预处理、反应、提纯、分离等阶段。(3)分析流程中的每一步骤,从以下几个方面了解流程:①反应物是什么;②发生了什么反应;③该反应造成了什么后果,对制造产品有什么作用。抓住一个关键点:一切反应或*作都是为获得产品而服务。
知识点:金属元素的单质及其化合物
题型:综合题
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