Question

【題目】Cu2O是一種用途廣泛的無機化工原料，一種以氧化銅礦(CuO，含有Fe2O3、Al2O3、SiO2雜質)為原料制備Cu2O的流程如圖所示：

已知氨浸過程中僅發生的反應為：CuO+4NH3·H2O= [Cu(NH3)4]2++2OH-+3H2O

回答下列問題：

(1)氨浸之前需將礦物粉碎、過篩，目的是_______________________________。

(2)氨浸時的溫度一般不超過30℃，主要原因是__________________。按此工藝，能否用NaOH溶液代替氨水？__________________（填“能”或“否”）。

(3)蒸餾過程中會生成一種黑色固體，則此過程中發生反應的化學方程式為____________。

(4)電解過程中陽極的電極反應式為_________________。

(5)Cu(OH)2也可與NH3·H2O反應，已知常溫下：

Cu(OH)2(s)+4NH3·H2O(aq)[Cu(NH3)4]2+(aq)+2OH-(aq)+4H2O(l) K1=4.4×10-7

Cu2+(aq)+4NH3·H2O(aq)[Cu(NH3)4]2+(aq)+4H2O(l) K2=2.0×1013

則常溫下Ksp[Cu(OH)2]=________________。

(6)為了盡量減少流程中所用原料的種類，還原過程可用氣體A代替氣體B，在加熱條件下生成兩種單質，該反應的化學方程式為________________________。

Answer 1

【答案】選取細小顆粒，增大反應物接觸面積，提高“氨浸”反應速率 溫度過高會導致NH3·H2O分解，NH3逸出 否 [Cu(NH3)4](OH)2 CuO+4NH3↑+H2O 2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O 2.2×10-20 2NH3+3CuO3Cu+N2↑+3H2O

【解析】

(1)固體參加反應，為擴大接觸面積氨浸之前需將礦物粉碎、過篩；

(2)根據氨水易分解分析；

(3)含有Cu元素的化合物只有CuO，據此分析；

(4)Cu在陽極失去電子生成Cu2O，據此書寫陽極電極反應式；

(5)根據Ksp[Cu(OH)2]的溶度積常數定義，結合與兩個熱化學方程式的關系計算；

(6)根據氣體A是NH3，NH3氣具有還原性，會發生氧化還原反應，據此分析。

(1)氧化銅礦氨浸之前需將礦物粉碎、過篩，目的是增大固體與氨水的接觸面積，提高“氨浸”反應速率；根據Cu2+能否形成絡離子分析；

(2)浸時的溫度一般不超過30℃，主要原因是溫度過高會導致NH3·H2O分解，NH3逸出。按此工藝，不能用NaOH溶液代替氨水，因為CuO與氨水發生反應生成銅氨絡離子，而與NaOH不反應；

(3)蒸餾過程中會生成一種黑色固體，這是由于分解產生了CuO黑色固體，則此過程中發生反應的化學方程式為[Cu(NH3)4](OH)2 CuO+4NH3↑+H2O；

(4)Cu在陽極失去電子，產生的Cu2+與溶液中的OH-反應生成Cu2O，電極反應式為：2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O；

(5) 常溫下Ksp[Cu(OH)2]=c(Cu2+)·c2(OH-)，根據

Cu(OH)2(s)+4NH3·H2O(aq)[Cu(NH3)4]2+(aq)+2OH-(aq)+4H2O(l) K1=4.4×10-7

Cu2+(aq)+4NH3·H2O(aq)[Cu(NH3)4]2+(aq)+4H2O(l) K2=2.0×1013，結合化學平衡常數的含義可得Ksp[Cu(OH)2]===2.2×10-20；

(5)氣體A是NH3，該氣體具有還原性，可以將CuO還原為Cu，NH3被氧化為N2，同時反應產生水，反應方程式為：2NH3+3CuO3Cu+N2↑+3H2O。