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酸铜的流程如下：

(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 Fe^3＋浓度为______mol/L。{已知 K_sp[Fe(OH)₃]＝4.0×10^－38}

(3)写出“沉锰”(除 Mn^2＋)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酸铜，如何判断沉淀已洗净？_____________________________。

答案

【答案】    (1). MnO₂    (2). S    (3). SiO₂    (4). CuO 或 Cu(OH)₂ 或CuCO₃或Cu₂(OH)₂CO₃    (5). 4.0×10^－8    (6). Mn^2＋＋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酸化，再加入BaCl₂溶液，若无白色沉淀产生，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）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K_sp[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，加入碳酸氢铵和氨气，生成碳酸锰沉淀，以此可书写反应的离子方程式；

（4）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；

（5）根据硫酸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，因二氧化硅与酸不反应，则滤渣Ⅰ的成分为MnO₂、S和SiO₂，故答案为：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酸铜，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，K_sp[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，故答案为：4.0×10^-8。

（3）“沉锰”（除Mn²⁺）过程中，加入碳酸氢铵和氨气，生成碳酸锰沉淀，反应的离子方程式为Mn^2＋＋HCO₃^-＋NH₃·H₂O＝MnCO₃↓＋NH₄⁺＋H₂O，故答案为：Mn^2＋＋HCO₃^-＋NH₃·H₂O＝MnCO₃↓＋NH₄⁺＋H₂O。

（4）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，故答案为：(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SO₄^2-，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酸化，再加入BaCl₂溶液，若无白色沉淀产生，则说明沉淀已洗净，故答案为：取少量最后一次洗涤液于试管中，加入足量稀HCl酸化，再加入BaCl₂溶液，若无白色沉淀产生，则说明沉淀已洗净。

【点睛】解答该类题目时注意把握实验、反应原理和操作流程的目的，特别是主要是物质性质的理解。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：一切反应或操作都是为获得产品而服务。