Question

【題目】用輝銅礦(主要成分為Cu2S，含少量Fe2O3、SiO2等雜質)制備堿式碳酸銅的流程如下：

(1)輝銅礦中銅元素的價態為_________________。

(2)濾渣Ⅰ的成分除了不溶性礦渣外，還有S、__________、______________，寫出“浸取”過程中生成S 的離子方程式_______________________。

(3)也可用FeCl3代替MnO2作浸取劑。若向FeCl3浸取液中加入CuCl2 ，能加快銅元素的浸取速率，該過程的反應原理可用化學方程式表示為：①Cu2S+2CuCl2=4CuCl+S；②____________。

(4)“沉錳”時發生的反應的離子方程式為____________________。

(5)濾液Ⅱ經結晶得到的鹽主要是____________(填化學式，下同)，流程中可循環的物質是_________________。

(6)輝銅礦可由黃銅礦(主要成分為CuFeS2)通過電化學反應轉變而成，有關轉化見下圖，轉化時負極的電極 反應式為___________________。

Answer 1

【答案】 +l SiO2 MnO2 2MnO2+Cu2S+8H+=S↓+2Cu2++2Mn2++4H2O CuCl+FeCl3=CuCl2+FeCl2 Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+H2O+CO2↑或Mn2++NH3+HCO3-=MnCO3↓+NH4+ (NH4)2SO4 NH3 Cu+H2S-2e-=Cu2S↓+2H+

【解析】流程分析：輝銅礦主要成分為Cu2S，含少量Fe2O3、SiO2等雜質，加入稀硫酸和二氧化錳浸取，Fe2O3與硫酸反應轉化為Fe3+，SiO2不溶，進入濾渣。根據（2）已知S單質生成，可知Cu2S被MnO2氧化，轉化為Cu2+和S，MnO2自身被還原為Mn2+。過濾得到濾渣為SiO2、S、未反應完的MnO2，濾液中含有Fe3+、Mn2+、Cu2+。調節溶液pH除去Fe3+，加入碳酸氫銨溶液和氨氣將Mn2+沉淀為碳酸錳，過濾得到濾液，趕出氨氣循環使用，得到堿式碳酸銅。

（1）Cu2S中Cu為+1價；

（2）根據上述分析濾渣Ⅰ的成分還有SiO2、MnO2；Cu2S被MnO2氧化，轉化為Cu2+和S，MnO2自身被還原為Mn2+，方程式為：2MnO2+Cu2S+8H+=S↓+2Cu2++2Mn2++4H2O；

故答案為：SiO2、MnO2；2MnO2+Cu2S+8H+=S↓+2Cu2++2Mn2++4H2O；

（3）MnO2在流程中作氧化劑，FeCl3也有強氧化性，可以氧化Cu2S。若向FeCl3浸取液中加入CuCl2，發生反應①Cu2S+2CuCl2=4CuCl+S，CuCl再被FeCl3反氧化為CuCl2，化學方程式為：CuCl+FeCl3=CuCl2+FeCl2。

故答案為：CuCl+FeCl3=CuCl2+FeCl2

（4）沉錳除Mn2+過程中,加入碳酸氫銨和氨氣，生成碳酸錳沉淀,反應的離子方程式為Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+H2O+CO2↑或Mn2++NH3+HCO3-=MnCO3↓+NH4+；

（5）分析流程，濾液2中主要陰離子為硫酸根，陽離子為銨根離子，即主要溶質為硫酸銨，所以結晶后得到的鹽為(NH4)2SO4。流程中存在加入氨氣和趕氨的操作，所以可循環的物質為氨氣。故答案為：(NH4)2SO4；氨氣；

（6）根據圖中電子的流向可知，Cu為負極，加入H2S轉化H+，Cu轉化Cu2S，所以該電極的反應為：Cu+H2S-2e-=Cu2S↓+2H+ 。