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(yīng)時，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為___________。

(2)試劑X是H2O2溶液，當(dāng)試劑X是___________時，更有利于降低生產(chǎn)成本。

(3)加入試劑Y調(diào)pH時，pH的調(diào)控范圍是________。

(4)“還原”步驟中為提高N2H4轉(zhuǎn)化率可采取的措施有_________(填序號)。

a.不斷攪拌，使N2H4和溶液充分接觸 b.增大通入N2H4的流速

c.減少KOH的進入量 d.減小通入N2H4的流速

(5)寫出用N2H4制備Cu2O的化學(xué)方程式為_______________

(6)操作X包括烘干，其中烘干時要隔絕空氣，其目的是____________。

(7)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(yīng)式為________

(8)工業(yè)上用氨氣生產(chǎn)氫氰酸(HCN的反應(yīng)為：CH4(g)+NH3(g)HCN(g)+3H2(g ) △H>0。其他條件一定，達(dá)到平衡時NH3轉(zhuǎn)化率隨外界條件X變化的關(guān)系如圖所示。則X可以是___________(填字母序號)

a.溫度 b.壓強 c.催化劑 d.

Answer 1

【答案】SO2 2∶1 空氣或氧氣 3.7≤pH<4.8 ad 4CuSO4＋N2H4＋8KOH2Cu2O＋N2↑＋4K2SO4＋6H2O 防止Cu2O被空氣中氧氣氧化 2Cu－2e－＋2OH－=Cu2O＋H2O bd

【解析】

硫化銅礦石（含 CuFeS2、Cu2S等）預(yù)處理后與氧氣焙燒：2CuFeS2+4O2 Cu2S+3SO2+2FeO、Cu2S+2O22CuO+SO2，部分FeO被氧化為Fe2O3，得到相應(yīng)的金屬氧化物和SO2，加入稀硫酸溶解金屬氧化物，得到含有Cu2+、Fe2+、Fe3+的酸性溶液，加入試劑X將Fe2+氧化為Fe3+，加入試劑Y調(diào)節(jié)pH3.7～4.8沉淀Fe3+，過濾，將濾液用KOH、N2H4還原，反應(yīng)為：4CuSO4+N2H4+8KOH2Cu2O+N2↑+4KSO4+6H2O，過濾，洗滌、隔絕空氣烘干，制得Cu2O。

(1)根據(jù)流程，礦石與氧氣高溫反應(yīng)得到金屬氧化物和SO2；Cu2S與O2反應(yīng)為Cu2S+2O22CuO+SO2，氧化劑為氧氣，還原劑為Cu2S，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為2:1；

(2)若試劑X是H2O2溶液，將Fe2＋氧化為Fe3＋；酸性條件下，O2也可將Fe2＋氧化為Fe3＋，而氧氣或空氣價格遠(yuǎn)低于過氧化氫，故可用氧氣或空氣替代；

(3)加入試劑Y的目的是調(diào)節(jié)pH完全沉淀Fe3＋，但不沉淀Cu2＋，根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，pH范圍為：3.7≤pH＜4.8；

(4)還原過程中發(fā)生的反應(yīng)是4CuSO4+N2H4+8KOH2Cu2O+N2↑+4KSO4+6H2O，提高N2H4的轉(zhuǎn)化率，則N2H4要充分反應(yīng)；

a．不斷攪拌，增加N2H4與溶液的接觸面，使得N2H4充分反應(yīng)，a符合題意；

b．增大通入N2H4的流速，有部分N2H4來不及反應(yīng)，轉(zhuǎn)化率會降低，b不符合題意；

c．減少KOH的進入量,該反應(yīng)需要消耗堿，如果沒有堿，反應(yīng)速率減慢，轉(zhuǎn)化率降低，c不符合題意；

d．減小通入N2H4的流速，能夠使得N2H4反應(yīng)更加充分，轉(zhuǎn)化率增加，d符合題意；

綜上ad符合題意；

(5)根據(jù)分析N2H4制備Cu2O的化學(xué)方程式為4CuSO4+N2H4+8KOH2Cu2O+N2↑+4KSO4+6H2O；

(6)操作X為過濾，洗滌、隔絕空氣烘干，制得Cu2O，因為Cu2O可以被O2氧化，在加熱條件下易被空氣氧化，故烘干過程要隔絕空氣；

(7)以銅與石墨作電極，電解濃的強堿性溶液可制得納米級Cu2O，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：2Cu-2e－+2OH－=Cu2O+H2O；

(8)根據(jù)圖示，NH3的轉(zhuǎn)化率隨著X的增加而減�。�

a該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡正向移動，NH3的轉(zhuǎn)化率增加，與圖像不符，a不符合題意；

b．該反應(yīng)是氣體體積增大的反應(yīng)，增大壓強，平衡向逆反應(yīng)方向移動，NH3的轉(zhuǎn)化率減小，與圖像相符，b符合題意；

c．催化劑增加化學(xué)反應(yīng)速率，但是不影響平衡移動，NH3轉(zhuǎn)化率不變，與圖像不符，c不符合題意；

d．增加，平衡正向移動，但是NH3的轉(zhuǎn)化率減小，與圖像相符，d符合題意；

綜上bd符合題意。