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

(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+8KOH 2Cu2O+N2↑+4K2SO4+6H2O 過濾 防止Cu2O被空氣中氧氣氧化 2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O

【解析】

根據流程圖及二氧化硫的還原性分析解答；根據氧化還原反應原理書寫化學方程式及離子方程式；根據電解原理書寫電極反應式。

(1)金屬硫化物焙燒時均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，根據得失電子守恒和原子守恒，二者的物質的量之比為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，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+8KOH 2Cu2O+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+8KOH 2Cu2O+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，故陽極材料是銅，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。