Question

【题目】用辉铜矿(主要成分为Cu2S，含少量Fe2O3、SiO2等杂质)制备碱式碳酸铜的流程如下：

(1)辉铜矿中铜元素的价态为_________________。

(2)滤渣Ⅰ的成分除了不溶性矿渣外，还有S、__________、______________，写出“浸取”过程中生成S 的离子方程式_______________________。

(3)也可用FeCl3代替MnO2作浸取剂。若向FeCl3浸取液中加入CuCl2 ，能加快铜元素的浸取速率，该过程的反应原理可用化学方程式表示为：①Cu2S+2CuCl2=4CuCl+S；②____________。

(4)“沉锰”时发生的反应的离子方程式为____________________。

(5)滤液Ⅱ经结晶得到的盐主要是____________(填化学式，下同)，流程中可循环的物质是_________________。

(6)辉铜矿可由黄铜矿(主要成分为CuFeS2)通过电化学反应转变而成，有关转化见下图，转化时负极的电极 反应式为___________________。

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：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，Fe2O3与硫酸反应转化为Fe3+，SiO2不溶，进入滤渣。根据（2）已知S单质生成，可知Cu2S被MnO2氧化，转化为Cu2+和S，MnO2自身被还原为Mn2+。过滤得到滤渣为SiO2、S、未反应完的MnO2，滤液中含有Fe3+、Mn2+、Cu2+。调节溶液pH除去Fe3+，加入碳酸氢铵溶液和氨气将Mn2+沉淀为碳酸锰，过滤得到滤液，赶出氨气循环使用，得到碱式碳酸铜。

（1）Cu2S中Cu为+1价；

（2）根据上述分析滤渣Ⅰ的成分还有SiO2、MnO2；Cu2S被MnO2氧化，转化为Cu2+和S，MnO2自身被还原为Mn2+，方程式为：2MnO2+Cu2S+8H+=S↓+2Cu2++2Mn2++4H2O；

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

（3）MnO2在流程中作氧化剂，FeCl3也有强氧化性，可以氧化Cu2S。若向FeCl3浸取液中加入CuCl2，发生反应①Cu2S+2CuCl2=4CuCl+S，CuCl再被FeCl3反氧化为CuCl2，化学方程式为：CuCl+FeCl3=CuCl2+FeCl2。

故答案为：CuCl+FeCl3=CuCl2+FeCl2

（4）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Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+H2O+CO2↑或Mn2++NH3+HCO3-=MnCO3↓+NH4+；

（5）分析流程，滤液2中主要阴离子为硫酸根，阳离子为铵根离子，即主要溶质为硫酸铵，所以结晶后得到的盐为(NH4)2SO4。流程中存在加入氨气和赶氨的操作，所以可循环的物质为氨气。故答案为：(NH4)2SO4；氨气；

（6）根据图中电子的流向可知，Cu为负极，加入H2S转化H+，Cu转化Cu2S，所以该电极的反应为：Cu+H2S-2e-=Cu2S↓+2H+ 。