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：________。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)寫出用N2H4制備Cu2O的化學方程式：________，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 2Fe2＋＋2H＋＋H2O2=2Fe3＋＋2H2O 空氣或氧氣 3.7≤pH<4.8 4CuSO4＋N2H4＋8KOH2Cu2O＋N2↑＋4K2SO4＋6H2O 過濾 防止Cu2O被空氣中氧氣氧化 2Cu－2e－＋2OH－=Cu2O＋H2O

【解析】

(1)金屬硫化物焙燒時轉化為金屬氧化物與二氧化硫，Cu2S與O2反應時，根據得失電子守恒，分析氧化劑與還原劑的物質的量之比；

(2)酸性條件下，H2O2將Fe2＋氧化為Fe3＋，本身被還原為H2O，酸性條件下O2也可以將Fe2＋氧化為Fe3＋；

(3)調整pH的目的是使鐵離子全部轉化為氫氧化鐵沉淀除去，而銅離子不能形成沉淀；

(4)N2H4將Cu2＋還原為Cu2O，自身被氧化為N2；Cu2O不溶于水，且有較強的還原性，在加熱條件下易被空氣氧化；

(5)因Cu2O是在陽極上生成的，陽極材料是銅，銅失去電子轉化為Cu2O，據此解答。

(1)金屬硫化物焙燒時轉化為金屬氧化物與二氧化硫，故爐氣中的有害氣體成分是SO2，Cu2S與O2反應時，氧化劑為O2，還原劑為Cu2S，1molO2得4mol電子，Cu的化合價從+1價升高為+2價，S的化合價從-2價升高為+4價，故1molCu2S失8mol電子，根據得失電子守恒，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)酸性條件下，H2O2將Fe2＋氧化為Fe3＋，本身被還原為H2O，離子方程式為2Fe2＋＋2H＋＋H2O2=2Fe3＋＋2H2O；酸性條件下O2也可以將Fe2＋氧化為Fe3＋，而氧氣或空氣價格遠低于H2O2，所以用氧氣替代雙氧水，可以有效降低生產成本，故答案為：2Fe2＋＋2H＋＋H2O2=2Fe3＋＋2H2O；空氣或氧氣；

(3)調整pH的目的是使鐵離子全部轉化為氫氧化鐵沉淀除去，而銅離子不能形成沉淀，故pH調控范圍是3.7≤pH<4.8，故答案為：3.7≤pH<4.8；

(4)N2H4將Cu2＋還原為Cu2O，自身被氧化為N2，化學方程式為4CuSO4＋N2H4＋8KOH2Cu2O＋N2↑＋4K2SO4＋6H2O；由于Cu2O不溶于水，故操作X為過濾、洗滌、烘干；因Cu2O有較強的還原性，在加熱條件下易被空氣氧化，故烘干過程中要隔絕空氣，故答案為：4CuSO4＋N2H4＋8KOH2Cu2O＋N2↑＋4K2SO4＋6H2O；過濾；防止Cu2O被空氣中氧氣氧化；

(5)因Cu2O是在陽極上生成的，陽極材料是銅，銅失去電子轉化為Cu2O，相應的電極反應式為2Cu－2e－＋2OH－===Cu2O＋H2O，故答案為：2Cu－2e－＋2OH－=Cu2O＋H2O。