Question

18．輝銅礦主要成分為Cu₂S，軟錳礦主要成分為MnO₂，它們都含有少量SiO₂、Fe₂O₃等雜質．工業上綜合利用這兩種礦物制備硫酸錳和堿式碳酸銅的主要工藝流程如（圖1）所示．
已知：①硫酸、MnO₂與Cu₂S反應生成硫酸銅、MnSO₄和單質硫；
②[Cu（NH₃）₄]SO₄常溫穩定，在熱水中會分解生成NH₃；
③部分金屬陽離子生成氫氧化物沉淀的pH范圍如表所示：

	開始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Fe3+	1.1	3.2
Mn2+	8.3	9.8
Cu2+	4.4	6.4

（1）酸浸時，為了提高浸取率可采取的措施有礦石粉碎或者適當升高溫度或者攪拌（任寫一點）；酸浸過程中，硫酸、MnO₂與Cu₂S的化學反應方程式為2MnO₂+Cu₂S+4H₂SO₄=2CuSO₄+S+4H₂O+2MnSO₄．
（2）調節浸出液pH的范圍為1.1～3.2，其目的是使鐵離子轉化為氫氧化鐵沉淀除去；
（3）本工藝中可循環使用的物質是NH₃（寫化學式）．
（4）NH₄HCO₃溶液、氨氣與MnSO₄反應生成MnCO₃和一種銨鹽，且化學方程式為NH₄HCO₃+NH₃+MnSO₄=MnCO₃↓+（NH₄）₂SO₄；
（5）碳酸錳可轉化為硫酸錳溶液，試根據（如圖2）曲線圖示，由硫酸錳溶液結晶出MnSO₄•H₂O的最低溫度是
40℃；若由硫酸錳溶液結晶出MnSO₄•5H₂O的最佳溫度是：0℃（上述兩個溫度均在圖中所示范圍內選取）

Answer 1

分析 根據給出的轉化關系對應的過程分析每個對應的問題，或者直接分析每個問題，從給出的信息中找對應的信息．

解答 解：
（1）酸浸時，由于是固體和液體反應，為了提高浸取率，也就是反應更徹底，可以采取增大反應物接觸面積的方法比如礦石粉碎或者攪拌，同時由于溫度高一些反應更快更徹底，所以可以適當提高反應溫度，在實際操作中可以同時實施．所以可采取的措施有礦石粉碎或者適當升高溫度或者攪拌；酸浸過程中，由于信息提示“硫酸、MnO₂與Cu₂S反應生成硫酸銅、MnSO₄和單質硫”還可以分析生成物有水，所以對應的化學反應方程式為 2MnO₂+Cu₂S+4H₂SO₄=2CuSO₄+S+4H₂O+2MnSO₄．
（2）由于調節pH使使氫氧化鐵生成，而不生成其他氫氧化物，根據“部分金屬陽離子生成氫氧化物沉淀的pH范圍”可知，在pH為 1.1～3.2時只生成氫氧化鐵而無其他氫氧化物，所以調節浸出液pH的范圍為 3.2～4.4，其目的是使鐵離子轉化為氫氧化鐵沉淀除去；
（3）由于過程中開始投入氨氣作為反應物，后期又生成了氨氣，所以氨氣在過程中可以循環使用，題目要求書寫其化學式，故為 NH₃．
（4）NH₄HCO₃溶液、氨氣與MnSO₄反應生成MnCO₃和一種銨鹽，根據質量守恒定律可知該銨鹽為硫酸銨，對應的化學方程式為 NH₄HCO₃+NH₃+MnSO₄=MnCO₃↓+（NH₄）₂SO₄；
（5）由曲線圖示，可以看出由硫酸錳溶液結晶出MnSO₄•H₂O的最低溫度是40℃；由于晶體的溶解度隨溫度升高而增大，所以若由硫酸錳溶液結晶出MnSO₄•5H₂O選擇的溫度越低越是利于晶體的結晶析出，所以最佳溫度是：0℃．
故答案為：
（1）礦石粉碎或者適當升高溫度或者攪拌； 2MnO₂+Cu₂S+4H₂SO₄=2CuSO₄+S+4H₂O+2MnSO₄．
（2）1.1～3.2； 使鐵離子轉化為氫氧化鐵沉淀除去；
（3）NH₃；
（4）NH₄HCO₃+NH₃+MnSO₄=MnCO₃↓+（NH₄）₂SO₄；
（5）40； 0．

點評 讀圖，從中獲得解答題目所需的信息，所以在解答題目時先看解答的問題是什么，然后帶著問題去讀給出的圖進而去尋找解答有用的信息，這樣提高了信息撲捉的有效性．解答的問題實際上與復雜的轉化圖相比，其實很簡單很基礎，或者可以說轉化圖提供的是情境，考查基本知識．