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

(1)爐氣中的有害氣體成分是___________，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，寫出相應(yīng)反應(yīng)的離子方程式：______________________。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)寫出用N2H4制備Cu2O的化學(xué)方程式：______________________，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 4CuSO4+N2H4+8KOH 2Cu2O+N2↑+4K2SO4+6H2O 過(guò)濾 防止Cu2O被空氣中氧氣氧化 2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O

【解析】

根據(jù)流程圖及二氧化硫的還原性分析解答；根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理書寫化學(xué)方程式及離子方程式；根據(jù)電解原理書寫電極反應(yīng)式。

(1)金屬硫化物焙燒時(shí)均轉(zhuǎn)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(yīng)時(shí)，氧化劑為O2，還原劑為Cu2S，根據(jù)得失電子守恒和原子守恒，二者的物質(zhì)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，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(jià)格遠(yuǎn)低于H2O2，所以用氧氣替代雙氧水，可以有效降低生產(chǎn)成本，

故答案為：2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O；空氣或氧氣；

(3)調(diào)整pH的目的是使鐵離子全部轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀除去而銅離子不能形成沉淀，故pH調(diào)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(xué)方程式為；4CuSO4+N2H4+8KOH 2Cu2O+N2↑+4K2SO4+6H2O；由于Cu2O不溶于水，故操作X為過(guò)濾、洗滌、烘干；因Cu2O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)程中要隔絕空氣，

故答案為：4CuSO4+N2H4+8KOH 2Cu2O+N2↑+4K2SO4+6H2O；過(guò)濾；防止Cu2O被空氣中氧氣氧化；

(5)因Cu2O是在陽(yáng)極上生成的，故陽(yáng)極材料是銅，銅失去電子轉(zhuǎn)化為Cu2O，相應(yīng)的電極反應(yīng)式為：2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O；

故答案為：2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O。