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(hù)等方面會(huì)遇到困難．輝銅礦的濕法冶煉目前國內(nèi)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(shí)，生成一種非金屬單質(zhì)．
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(yīng)速率（或提高浸出效率）．
（2）寫山浸出時(shí)主要反應(yīng)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(diào)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(xué)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(jié)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(diǎn)有實(shí)現(xiàn)資源的綜合利用、不產(chǎn)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(diào)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(jié)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(jié)晶過濾洗滌干燥得到硫酸氨晶體，據(jù)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(yīng)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(yīng)速率（或提高浸出效率）；
（2）浸出時(shí)，二氧化錳有氧化性，將Cu₂S氧化生成銅離子和硫單質(zhì)，反應(yīng)為：Cu₂S+2MnO₂+8H⁺=Cu²⁺+S+2Mn²⁺+4H₂O；
故答案為：Cu₂S+2MnO₂+8H⁺=Cu²⁺+S+2Mn²⁺+4H₂O；
（3）浸出時(shí)，二氧化錳不溶，生成的硫單質(zhì)不溶，故浸渣A為SiO₂、S；調(diào)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(yīng)為：2MnCO₃+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MnO₂+2CO₂；
故答案為：2MnCO₃+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MnO₂+2CO₂；
（5）濾液C經(jīng)過蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶過濾洗滌干燥得到晶體；
故答案為：蒸發(fā)濃縮   冷卻結(jié)晶；
（6）與火法冶煉輝銅礦相比，用圖中方法冶煉輝銅礦實(shí)現(xiàn)資源的綜合利用、不產(chǎn)生污染環(huán)境的氣體、能耗低等；
故答案為：實(shí)現(xiàn)資源的綜合利用、不產(chǎn)生污染環(huán)境的氣體、能耗低等．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)的制備，涉及對(duì)工藝流程的理解、氧化還原反應(yīng)、對(duì)條件的控制選擇與理解、溶度積的計(jì)算等，理解工藝流程原理是解題的關(guān)鍵，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與靈活運(yùn)用能力，題目難度中等．