Question

【題目】輝銅礦主要成分為Cu2S，軟錳礦主要成分為MnO2，它們都含有少量SiO2、Fe2O3等雜質(zhì)。工業(yè)上綜合利用這兩種礦物制備硫酸錳和堿式碳酸銅的主要工藝流程如下：

已知：①M(fèi)nO2能將金屬硫化物中的硫氧化為單質(zhì)硫；

②[Cu(NH3)4]SO4常溫穩(wěn)定，在熱水中會分解生成NH3；

③部分金屬陽離子生成氫氧化物沉淀的pH范圍如下表所示(開始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0molL-1計(jì)算)：

	開始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Fe 3+	1.1	3.2
Mn2+	8.3	9.8
Cu2+	4.4	6.4

（1）酸浸時(shí)，為了提高浸取率可采取的措施有____________________(任寫一點(diǎn))；

（2）調(diào)節(jié)浸出液pH的范圍為____________，其目的是_______________________；

（3）本工藝中可循環(huán)使用的物質(zhì)是____________________(寫化學(xué)式)．

（4）在該工藝的“加熱驅(qū)氨”環(huán)節(jié)，若加熱的溫度較低或過高，都將造成_________________的結(jié)果；

（5）碳酸錳在一定條件下可得硫酸錳溶液，試根據(jù)如下曲線圖示，現(xiàn)由硫酸錳溶液制備MnSO4·H2O的實(shí)驗(yàn)方案為____________________。

（6）用標(biāo)準(zhǔn)BaCl2溶液測定樣品中MnSO4H2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)，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)，其可能原因有_________________(任寫一種)。

Answer 1

【答案】粉碎礦石(或適當(dāng)升高溫度或攪拌) 3.2≤pH＜4.4 使Fe3+離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀除去 NH3 堿式碳酸銅減少 蒸發(fā)、結(jié)晶溫度大于40℃，趁熱過濾，用酒精洗滌，最后低溫干燥 混有硫酸鹽雜質(zhì)或部分晶體失去結(jié)晶水

【解析】

輝銅礦主要成分為Cu2S，軟錳礦主要成分MnO2，都含少量Fe2O3、SiO2等雜質(zhì)，加入稀硫酸浸取，過濾得到SiO2、單質(zhì)S，濾液中含有Fe3+、Mn2+、Cu2+，用氨水調(diào)節(jié)溶液pH使鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵過濾除去，不會引入新雜質(zhì)，濾液中加入碳酸氫銨和氨水，使錳離子轉(zhuǎn)化為碳酸錳，碳酸錳再與硫酸反應(yīng)，經(jīng)過蒸發(fā)結(jié)晶得到硫酸錳晶體．過濾得到濾液趕出的氨氣可以循環(huán)使用，同時(shí)得到堿式碳酸銅．
（1）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；
（2）調(diào)節(jié)溶液pH目的是除去Fe3+離子，Cu2+、Mn2+不能沉淀；
（3）氨氣可以循環(huán)利用；
（4）溫度過高，堿式碳酸銅為分解，溫度過低，會有較多的[Cu（NH3）4]SO4存在；
（5）低于40℃結(jié)晶析出MnSO4．5H2O，高于40℃結(jié)晶析出MnSO4．H2O，趁熱過濾，用酒精洗滌，減少溶解損失，在低溫下干燥，防止失去結(jié)晶水；
（6）可能洗滌不干凈，混有硫酸鹽，或者部分晶體失去結(jié)晶水等。

(1)酸浸時(shí)，通過粉碎礦石或者升高溫度或者進(jìn)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(dāng)增加酸的濃度或攪拌)；

(2)調(diào)節(jié)溶液pH目的是使Fe3+轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀而除去,Cu2+、Mn2+不能沉淀,可以用氨水,不會引入新雜質(zhì),要除去濾液中的Fe3+,溶液pH=3.2使Fe3+離子完全沉淀，溶液pH=4.4時(shí)銅離子開始沉淀，故pH范圍是3.2pH<4.4，

故答案為：3.2pH<4.4;使Fe3+轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀而除去；

(3)由上述分析可知,NH3可以循環(huán)利用，

故答案為：NH3；

(4)溫度過高,堿式碳酸銅為分解,溫度過低,會有較多的[Cu(NH3)4]SO4存在，都將造成堿式碳酸銅產(chǎn)量減少，

故答案為：堿式碳酸銅產(chǎn)量減少；

(5)低于40℃結(jié)晶析出MnSO4.5H2O,高于40℃結(jié)晶析出MnSO4.5H2O，由硫酸錳溶液制備MnSO4H2O的實(shí)驗(yàn)方案為：蒸發(fā)、結(jié)晶溫度高于40℃，趁熱過濾，用酒精洗滌，低溫干燥，

故答案為：蒸發(fā)、結(jié)晶溫度高于40℃，趁熱過濾，用酒精洗滌，低溫干燥；

(6)可能洗滌不干凈，混有硫酸鹽雜質(zhì)，或者部分晶體失去結(jié)晶水等，導(dǎo)致樣品純度大于100%，

故答案為：混有硫酸鹽雜質(zhì)或者部分晶體失去結(jié)晶水。