用辉铜矿(主要成分为 Cu2S,含少量Fe2O3、SiO2等杂质)制备难溶于水的碱式碳酸铜的流程如图:
(1)下列措施是为了加快浸取速率,其中无法达到目的的是________(填字母)。
A.延长浸取时间 B.将辉铜矿粉碎
C.充分搅拌 D.适当增加硫酸浓度
(2)滤渣I中的主要成分是MnO2、S、SiO2,请写出“浸取”反应中生成S的离子方程式:__________________________________________________________。
(3)研究发现,若先除铁再浸取,浸取速率明显变慢,可能的原因是______________________。
(4)“除铁”的方法是通过调节溶液pH,使Fe3+转化为Fe(OH)3,则加入的试剂A可以是____________________(填化学式);“赶氨”时,最适宜的操作方法是___________________________________________________________________。
(5)“沉锰”(除Mn2+)过程中有关反应的离子方程式为__________________。
(6)滤液Ⅱ经蒸发结晶得到的盐主要是_______________________________(填化学式)。
解析 辉铜矿主要成分为Cu2S,含少量Fe2O3、SiO2等杂质,加入稀硫酸和二氧化锰浸取,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,加入碳酸氢铵溶液沉淀锰过滤得到滤液赶出氨气循环使用,得到碱式碳酸铜。
(1)酸浸时,通过粉碎矿石或者升高温度或者进行搅拌都可以提高浸取率,延长浸取时间并不能提高速率。
(2)“浸取”时:在酸性条件下MnO2氧化Cu2S得到硫沉淀、CuSO4和MnSO4,其反应的离子方程式是:2MnO2+Cu2S+8H+===S↓+2Cu2++2Mn2++4H2O。
(3)浸取时氧化铁溶解于稀硫酸中反应生成硫酸铁和水,若先除铁再浸取,浸取速率明显变慢,Fe2O3在浸取时起媒介作用,Fe3+可催化Cu2S被MnO2氧化。
(4)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酸铜,则可加入氧化铜、氢氧化铜等,因氨气易挥发,加热可促进挥发,则可用加热的方法。
(5)“沉锰”(除Mn2+)过程中,加入碳酸氢铵并通氨气,生成碳酸锰沉淀,反应的离子方程式为Mn2++HCO+NH3===MnCO3↓+NH。
(6)滤液Ⅱ主要是硫酸铵溶液通过蒸发浓缩,冷却结晶,过滤洗涤得到硫酸铵晶体。
答案 (1)A (2)2MnO2+Cu2S+8H+===S↓+2Cu2++2Mn2++4H2O
(3)Fe3+可催化Cu2S被MnO2氧化
(4)CuO或Cu(OH)2 加热
(5)Mn2++HCO+NH3===MnCO3↓+NH
(6)(NH4)2SO4
铁元素:
在元素周期表中的位置:铁的原子序数26,位于周期表中第四周期,第Ⅷ族。
(1)物理性质:银白色、有金属光泽,密度较大,熔点较高,硬度较小,具有导电、导热、延展性,可被磁铁吸引。
(2)化学性质:较活泼的金属,+2、+3价两种价态
①与强氧化剂反应(如:Cl2 Br2 过量稀HNO3)生成+3价铁的化合物。如:
注:铁常温下在浓硫酸和浓硝酸中钝化,但加热可以反应,且被氧化成Fe3+
②与弱氧化剂反应(如S I2 H+ Cu2+)生成+2价铁的化合物,如:
③铁与氧气、水蒸气反应生成Fe3O4(FeO·Fe2O3)
化学性质:
铁元素性质活泼,有较强的还原性。
铁的性质:
铁与稀硝酸的反应:
两式可通过2Fe3++Fe==3Fe2+联系起来。
注意:
铁三角关系:
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