Question

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

已知氨浸過(guò)程中僅發(fā)生的反應(yīng)為：CuO+4NH3·H2O= [Cu(NH3)4]2++2OH-+3H2O

回答下列問(wèn)題：

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

(2)氨浸時(shí)的溫度一般不超過(guò)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(guò)程中會(huì)生成一種黑色固體，則此過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________。

(4)電解過(guò)程中陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為_________________。

(5)Cu(OH)2也可與NH3·H2O反應(yīng)，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(guò)程可用氣體A代替氣體B，在加熱條件下生成兩種單質(zhì)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________。

Answer 1

【答案】選取細(xì)小顆粒，增大反應(yīng)物接觸面積，提高“氨浸”反應(yīng)速率 溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)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(yīng)，為擴(kuò)大接觸面積氨浸之前需將礦物粉碎、過(guò)篩；

(2)根據(jù)氨水易分解分析；

(3)含有Cu元素的化合物只有CuO，據(jù)此分析；

(4)Cu在陽(yáng)極失去電子生成Cu2O，據(jù)此書(shū)寫(xiě)陽(yáng)極電極反應(yīng)式；

(5)根據(jù)Ksp[Cu(OH)2]的溶度積常數(shù)定義，結(jié)合與兩個(gè)熱化學(xué)方程式的關(guān)系計(jì)算；

(6)根據(jù)氣體A是NH3，NH3氣具有還原性，會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，據(jù)此分析。

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

(2)浸時(shí)的溫度一般不超過(guò)30℃，主要原因是溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致NH3·H2O分解，NH3逸出。按此工藝，不能用NaOH溶液代替氨水，因?yàn)?/span>CuO與氨水發(fā)生反應(yīng)生成銅氨絡(luò)離子，而與NaOH不反應(yīng)；

(3)蒸餾過(guò)程中會(huì)生成一種黑色固體，這是由于分解產(chǎn)生了CuO黑色固體，則此過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為[Cu(NH3)4](OH)2 CuO+4NH3↑+H2O；

(4)Cu在陽(yáng)極失去電子，產(chǎn)生的Cu2+與溶液中的OH-反應(yīng)生成Cu2O，電極反應(yīng)式為：2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O；

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

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(jié)合化學(xué)平衡常數(shù)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(shí)反應(yīng)產(chǎn)生水，反應(yīng)方程式為：2NH3+3CuO3Cu+N2↑+3H2O。