Question

【題目】氧化亞銅(Cu2O)是一種用途廣泛的光電材料，某工廠以硫化銅礦石(含CuFeS2、Cu2S等)為原料制取Cu2O的工藝流程如下：

常溫下幾種物質(zhì)開始形成沉淀與完全沉淀時(shí)的pH如下表：

	Fe(OH)2	Fe(OH)3	Cu(OH)2
開始沉淀	7.5	2.7	4.8
完全沉淀	9.0	3.7	6.4

(1)爐氣中的有害氣體成分是__________(填化學(xué)式)，Cu2S與O2反應(yīng)時(shí)，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為__________。

(2)若試劑X是H2O2溶液，則“氧化”反應(yīng)的離子方程式為____________________，并寫出H2O2的電子式：__________；當(dāng)試劑X是__________時(shí)，更有利于降低生產(chǎn)成本。

(3)加入試劑Y調(diào)pH時(shí)，pH的調(diào)控范圍是__________。

(4)操作X包括__________、洗滌、烘干，其中烘干時(shí)要隔絕空氣，其目的是_________。

(5)以銅與石墨作電極，電解濃的強(qiáng)堿性溶液可制得納米級(jí)Cu2O，寫出陽(yáng)極上生成Cu2O的電極反應(yīng)式：____________________________________。

Answer 1

【答案】SO2 2∶1 2Fe2＋＋2H＋＋H2O2＝2Fe3＋＋2H2O 空氣或氧氣 3.7≤pH＜4.8 過(guò)濾 防止Cu2O被空氣中氧氣氧化 2Cu－2e－＋2OH－＝Cu2O＋H2O

【解析】

硫化銅礦石（含CuFeS2、Cu2S等）預(yù)處理后與氧氣焙燒：2CuFeS2+4O2Cu2S+3SO2+2FeO、Cu2S+2O22CuO+SO2，部分FeO被氧化為Fe2O3，得到相應(yīng)的金屬氧化物和二氧化硫氣體，加入稀硫酸溶解金屬氧化物，得到含有Cu2+、Fe2+、Fe3+的酸性溶液，加入試劑X將Fe2+氧化為Fe3+，加入試劑Y調(diào)節(jié)pH=3.7～4.8，沉淀Fe3+，過(guò)濾，將濾液用KOH、N2H4還原，反應(yīng)為：4CuSO4+N2H4+8KOH2Cu2O+N2↑+4K2SO4+6H2O，過(guò)濾，洗滌、隔絕空氣烘干，制得Cu2O。

（1）根據(jù)流程可知，礦石與氧氣得到金屬氧化物和SO2；Cu2S與O2發(fā)生反應(yīng)Cu2S＋2O22CuO＋SO2，氧化劑為氧氣，還原劑為Cu2S，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為2∶1；故答案為：SO2；2∶1；

（2）若試劑X是H2O2溶液，將Fe2＋氧化為Fe3＋，離子反應(yīng)方程式為2Fe2＋＋2H＋＋H2O2＝2Fe3＋＋2H2O；H2O2的電子式為；在酸性條件下，氧氣也可將Fe2＋氧化為Fe3＋，而氧氣或空氣價(jià)格遠(yuǎn)低于過(guò)氧化氫，故可用氧氣或空氣替代；故答案為：2Fe2＋＋2H＋＋H2O2＝2Fe3＋＋2H2O；；氧氣或空氣

（3）加入試劑Y的目的是調(diào)節(jié)pH完全沉淀Fe3＋，但不沉淀Cu2＋，根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，pH的調(diào)控范圍為3.7≤pH＜4.8；故答案為：3.7≤pH＜4.8；

（4）操作X為過(guò)濾，濾渣經(jīng)洗滌、烘干，制得Cu2O；因?yàn)?/span>Cu2O具有較強(qiáng)的還原性，在加熱條件下易被空氣氧化，故烘干過(guò)程要隔絕空氣；故答案為：過(guò)濾；防止Cu2O被空氣中氧氣氧化；

（5）銅作陽(yáng)極，石墨作陰極，電解濃的強(qiáng)堿性溶液可制得納米級(jí)Cu2O，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為2Cu－2e－＋2OH－＝Cu2O＋H2O；故答案為：2Cu－2e－＋2OH－=Cu2O＋H2O。