联招化学·工艺流程：原料预处理（粉碎、焙烧、浸出）

题目性质：自编仿真题——题目、材料、选项、数据与情境均为按课程标准与联招常见考点独立编写的原创仿真题，非真题原文，未取自任何题库、教辅或试卷；解析与采分点为教研整理，非官方评分标准。

一、考点定位与做题顺序

预处理三件套各有固定答法：粉碎/研磨→增大固液接触面积、加快浸出速率、提高浸出率（不改变平衡转化率）；焙烧/煅烧→使难溶矿物转化为可溶化合物、除去碳/硫/有机质等可燃杂质、改变价态；浸出→用酸、碱或水把目标元素转入溶液，与不溶残渣分离。

答题最容易丢的是把「速率」和「限度」混说：粉碎只加快、不提高平衡转化率；升温对速率与浸出率的影响要分开写。下面流程与数据均为自编示意，不代表任何真实工业配方。

二、题目呈现

自编流程（示意）

以某含铜矿（主要成分为 CuS，另含 SiO₂ 与少量碳质脉石）为原料制备胆矾，示意流程如下：

① 矿石粉碎至 80 目 → ② 空气中焙烧（约 600 ℃）→ ③ 用稀硫酸浸出，搅拌并保温 60 ℃ → ④ 过滤，得含 CuSO₄ 的滤液与残渣 → 后续除杂、蒸发浓缩、冷却结晶。

已知自编数据：投入矿石 100.0 g，其中 CuS 质量分数 24.0%（CuS 相对分子质量取 96，Cu 取 64）；浸出后测得滤液含 Cu²⁺ 相当于 14.4 g Cu，残渣经洗涤干燥后为 76.0 g。

题1（简答）

分别说明步骤①粉碎、②焙烧、③浸出中「搅拌并保温 60 ℃」的目的；并写出焙烧时 CuS 发生的主要反应方程式（焙烧产物按 CuO 与 SO₂ 设定）。

题2（简答）

说明步骤④所得残渣的主要成分，并解释为什么浸出后要「洗涤残渣」、洗液为什么要并入滤液。

题3（计算）

按题给自编数据计算：① 原料中 Cu 的理论质量；② 铜的浸出率；③ 若把矿石粉碎得更细、其余条件不变，浸出率与浸出速率分别会怎样变化？请分「速率」与「限度」两层作答。

三、分步解析

题1 ①　粉碎：把矿石粒度变小，增大固体与浸出液的接触面积，从而加快浸出速率、使浸出更充分（提高实际浸出率）。注意表述分寸：粉碎不改变反应的平衡限度/理论转化率，只改善动力学与实际接触程度；答题写「加快、更充分」最稳，不要写「提高平衡转化率」。

题1 ②　焙烧：三个目的——① 把难溶于稀硫酸的 CuS 氧化为可溶于酸的 CuO（同时把硫转为 SO₂ 逸出），使铜能被后续浸出；② 除去碳质脉石（燃烧成 CO₂），减少后续耗酸与杂质；③ 高温使部分矿物结构疏松，利于浸出。
主要反应（按题设产物）：2CuS + 3O₂ = 2CuO + 2SO₂（条件：高温/焙烧）。配平检查：Cu 2=2、S 2=2、O 左 6、右 2+4=6 ✓。若写成 CuS + 2O₂ = CuSO₄ 则与题设「产物为 CuO 与 SO₂」不符，本题按给定设定作答。SO₂ 需配套尾气处理（如碱液吸收），可顺带写一句拿环保意识分。

题1 ③　搅拌：使固液充分接触、不断更新颗粒表面的溶液边界层，加快浸出速率并防止局部酸浓度过低；保温 60 ℃：升温加快反应速率与扩散速率，同时提高 CuO 与硫酸反应的程度。但温度不宜过高：过高会使酸雾挥发、增加能耗、也可能使部分杂质更多溶出，故取 60 ℃ 是速率与选择性的折中。答题把「加快」与「不宜过高」两面都写，体现条件控制意识。

题2 残渣与洗涤　残渣主要成分：SiO₂（不与稀硫酸反应、不溶），以及少量未反应的脉石与极少量未浸出的含铜物；碳质脉石已在焙烧中烧掉，不进残渣。
洗涤残渣的目的：残渣表面与孔隙中附着含 Cu²⁺ 的滤液，若直接丢弃会损失目标铜、使测得浸出率偏低；用少量水（或稀酸）洗涤可把附着的 CuSO₄ 回收。洗液并入滤液：洗液中含有回收的 Cu²⁺，并入后既提高铜的回收率，又保证后续结晶的物料量与浸出率计算口径一致；若弃去，等于人为少算了一部分已溶出的铜。答题要点出「附着液 + 回收率 + 口径一致」三层。

题3 ①　m(CuS) = 100.0 × 24.0% = 24.0 g，n(CuS) = 24.0/96 = 0.250 mol。每 mol CuS 含 1 mol Cu，故理论 n(Cu) = 0.250 mol，m(Cu)_理论 = 0.250 × 64 = 16.0 g。

题3 ②　浸出率口径：浸出率 =（已转入滤液的目标元素质量 ÷ 原料中该元素理论质量）× 100%。本题滤液含 Cu 14.4 g（已按洗液并入后计），故 η = 14.4/16.0 × 100% = 90.0%。
顺带核对物料：未浸出的 Cu 为 16.0 − 14.4 = 1.6 g；残渣 76.0 g 主要是 SiO₂ 等不溶物，题给残渣质量用于佐证「大部分脉石未进入溶液」，但不能拿残渣质量去反推浸出率——分母必须是原料中铜的理论量，这是本题设的口径陷阱。

题3 ③　速率层：粉碎更细 → 比表面积更大、固液接触更充分、扩散路径更短，浸出速率加快，达到同一浸出率所需时间缩短，且在固定浸出时间下实际浸出率通常会略有提高（因更多颗粒被充分接触）。限度层：粉碎不改变 CuO 与 H₂SO₄ 反应的平衡限度，也不改变理论转化率；在「时间足够长、酸足量、搅拌充分」的理想条件下，最终能达到的浸出率上限由化学平衡与原料组成决定，与粒度无关。因此严谨表述是「加快速率、改善实际浸出充分程度；不提高平衡意义上的极限浸出率」。若答「粉碎提高平衡转化率」则失分。

守恒回验　由焙烧式 2CuS→2CuO，0.250 mol CuS 得 0.250 mol CuO，浸出反应 CuO + H₂SO₄ = CuSO₄ + H₂O 得 0.250 mol CuSO₄（理论）；实测转入滤液 0.250 × 90.0% = 0.225 mol Cu = 14.4 g ✓ 与题给一致。SO₂ 理论量 0.250 mol（标况 5.6 L），可据此核算尾气吸收负荷，作为流程评价的补充。

四、采分点对照

五、高频易错点

• 把粉碎答成「提高平衡转化率／改变限度」，混淆动力学与热力学。
• 焙烧目的只写「除去杂质」，漏掉「把难溶 CuS 转成可溶 CuO」这一主目的。
• 焙烧方程式按 CuSO₄ 写，与题设产物 CuO + SO₂ 不符，或未配平。
• 升温只写「越快越好」，不答温度过高带来的酸雾、能耗、杂质溶出。
• 残渣成分误答「碳」——碳质脉石已在焙烧中烧掉。
• 浸出率分母用残渣质量或矿石总质量，口径错。
• 漏答「洗液并入滤液」，或只说「洗掉杂质」而不提回收 Cu²⁺。
• 方程式、计算不回代守恒，配平系数算错也看不出来。

六、小结与自查清单

• □ 每个预处理操作写「做了什么 + 为什么」，不只写操作名。
• □ 粉碎、升温一律把「速率」与「限度」分开表述。
• □ 焙烧产物按题设写，方程式查原子守恒。
• □ 条件控制题补一句「为何不取极端值」。
• □ 残渣成分逐一排除：不溶的、已烧掉的、未浸出的。
• □ 浸出率先写公式与分母口径，再代数。
• □ 洗涤题答「附着液 + 回收率 + 口径一致」三层。
• □ 有尾气（SO₂）时顺带写一句吸收处理。

预处理题的分，几乎都落在「为什么」和「分寸」上：粉碎只改善速率与接触程度，不改平衡；浸出率的分母必须是原料里目标元素的理论量；洗液并入滤液是为了不把已溶出的铜算丢。把这三句写准，流程第一段就稳了。本流程与数据为便于命题的自编示意，不代表真实工业配方。