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：

常溫下幾種物質開始形成沉淀與完全沉淀時的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__________，Cu2S與O2反應時，氧化劑與還原劑的物質的量之比為__________。

（2）若試劑X是H2O2溶液，寫出相應反應的離子方程式：__________。并寫出H2O2的電子式__________，Fe（鐵）在元素周期表中的位置：__________；當試劑X是__________時，更有利于降低生產成本。

（3）加入試劑Y調pH時，pH的調控范圍是__________。

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

（5）以銅與石墨作電極，電解濃的強堿性溶液可制得納米級Cu2O，寫出陽極上生成Cu2O的電極反應式：__________。

Answer 1

【答案】SO2 2∶1 第四周期第Ⅷ族 空氣或氧氣 過濾 防止被空氣中氧氣氧化

【解析】

根據流程：硫化銅礦石(含 CuFeS2、Cu2S等)預處理后與氧氣焙燒：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調節pH沉淀Fe3+，過濾，向濾液中加入KOH，用N2H4還原，反應為：4CuSO4+N2H4+8KOH2Cu2O+N2↑+4KSO4+6H2O，過濾，洗滌、隔絕空氣烘干，制得Cu2O，據此分析解答。

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

(2)若試劑X是H2O2溶液，將Fe2+氧化為Fe3+，離子反應為：2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O；H2O2的電子式為，Fe(鐵)為26號元素，在元素周期表中位于第四周期第Ⅷ族；酸性條件下，氧氣也可將Fe2+氧化為Fe3+，而氧氣或空氣價格遠低于過氧化氫，故可用氧氣或空氣替代，故答案為：2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O；；第四周期第Ⅷ族；空氣或氧氣；

(3)加入試劑Y的目的是：調節pH完全沉淀Fe3+，但不沉淀Cu2+，根據表中數據可知，pH范圍為：3.7≤pH＜4.8，故答案為：3.7≤pH＜4.8；

(4)操作X為過濾，濾渣經洗滌、烘干，制得Cu2O；因為Cu2O具有較強的還原性，在加熱條件下易被空氣氧化，故烘干過程要隔絕空氣，故答案為：過濾；防止生成的Cu2O被空氣氧化；

(5)以銅與石墨作電極，電解濃的強堿性溶液可制得納米級Cu2O，陽極發生氧化反應，電極反應式為：2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O，故答案為：2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O。