Question

3．輝銅礦是銅礦的主要品種之一傳統(tǒng)的火法冶煉在資源的綜合利用、環(huán)境保護等方面會遇到困難．輝銅礦的濕法冶煉目前國內外都處于探索階段．自氧化還氨氮分離法是一種較為理想的濕法冶煉方法，工藝流程如圖所示：

已知：
①輝銅礦的主要成分是Cu₂S，含有較多的Fe₂O₃、SiO₂等．
②軟錳礦的主要成分是MnO₂，含有較多的SiO₂等．
③浸出時，生成一種非金屬單質．
④室溫下，K_ap[Fe（OH）₃]=4.0×10^-8mol/L，K_ap[Fe（OH）₂]=8.0×10^-16mol/L
完成下列填空：
（l）浸出前需要先將礦石粉碎，其目的是增大與酸的接觸面積，加快反應速率（或提高浸出效率）．
（2）寫山浸出時主要反應的離子方程式Cu₂S+2MnO₂+8H⁺=Cu²⁺+S+2Mn²⁺+4H₂O．
（3）浸渣A的主要成分為SiO₂、S；調溶液pH 3.0-3.5的目的是除去Fe³⁺離子；室溫下，若該離子的濃度為4.0×10^-8mol/L，則溶液的pH=4．
（4）工業(yè)上可將MnCO₃、在300℃左右氧化來制取具有較好催化性能的MnO₂，則MnCO₃在空氣中受熱制取MnO₂的化學方程式為2MnCO₃+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MnO₂+2CO₂．
（5）從濾液C中提取硫酸氨晶體的步驟為蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干操．
（6）與火法冶煉輝銅礦相比，用圖中方法冶煉輝銅礦的優(yōu)點有實現(xiàn)資源的綜合利用、不產生污染環(huán)境的氣體、能耗低等．（列舉其中2條）

Answer 1

分析 流程分析可知輝銅礦軟錳礦加入硫酸酸浸：Cu₂S+2MnO₂+8H⁺=Cu²⁺+S+2Mn²⁺+4H₂O、Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，SiO₂不溶，過濾得到浸渣A為S、SiO₂，得到浸出液調節(jié)溶液PH，使鐵離子全部沉淀，濾渣B為氫氧化鐵，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，冷卻結晶過濾洗滌干燥得到硫酸氨晶體，據此分析作答．

解答 解：（1）浸出前需要先將礦石粉碎，增大與酸的接觸面積，加快反應速率（或提高浸出效率）；
故答案為：增大與酸的接觸面積，加快反應速率（或提高浸出效率）；
（2）浸出時，二氧化錳有氧化性，將Cu₂S氧化生成銅離子和硫單質，反應為：Cu₂S+2MnO₂+8H⁺=Cu²⁺+S+2Mn²⁺+4H₂O；
故答案為：Cu₂S+2MnO₂+8H⁺=Cu²⁺+S+2Mn²⁺+4H₂O；
（3）浸出時，二氧化錳不溶，生成的硫單質不溶，故浸渣A為SiO₂、S；調溶液pH 3.0-3.5，將Fe³⁺以氫氧化物的形式除去； 室溫下，K_ap[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38mol/L，c（Fe³⁺）=4.0×10^-8mol/L，則c（OH^-）=$\root{3}{\frac{4.0×1{0}^{-38}}{4.0×1{0}^{-8}}}$=10^-10mol/L，則c（H⁺）=10^-4mol/L，pH=4；
故答案為：SiO₂、S；Fe³⁺；4；
（4）MnCO₃在空氣中受熱制取MnO₂，反應為：2MnCO₃+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MnO₂+2CO₂；
故答案為：2MnCO₃+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MnO₂+2CO₂；
（5）濾液C經過蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶過濾洗滌干燥得到晶體；
故答案為：蒸發(fā)濃縮   冷卻結晶；
（6）與火法冶煉輝銅礦相比，用圖中方法冶煉輝銅礦實現(xiàn)資源的綜合利用、不產生污染環(huán)境的氣體、能耗低等；
故答案為：實現(xiàn)資源的綜合利用、不產生污染環(huán)境的氣體、能耗低等．

點評 本題考查了物質的制備，涉及對工藝流程的理解、氧化還原反應、對條件的控制選擇與理解、溶度積的計算等，理解工藝流程原理是解題的關鍵，是對學生綜合能力的考查，需要學生具備扎實的基礎與靈活運用能力，題目難度中等．