Question

【題目】氧化亞銅(Cu2O)是一種用途廣泛的光電材料，在高溫下易被空氣氧化成CuO。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

（1）焙燒過程中產(chǎn)生的爐氣是一種能造成酸雨有害氣體，其化學(xué)式是___________，Cu2S與O2反應(yīng)時，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為___________。

（2）若試劑X是H2O2溶液，其目的是為了將Fe2+離子變成Fe3+，寫出相應(yīng)反應(yīng)的離子方程式___。當(dāng)試劑X是___________時，更有利于降低生產(chǎn)成本。

（3）調(diào)pH時，加入的試劑Y可以為_______，pH的調(diào)控范圍是________________。

（4）操作X包括________、洗滌、烘干等一系列操作，其中烘干時要隔絕空氣，其目的是_____。

Answer 1

【答案】SO2 2∶1 2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O 空氣或氧氣 CuO或Cu(OH) 2 3.7≤pH<4.8 過濾 防止Cu2O被空氣中氧氣氧化

【解析】

根據(jù)流程圖，硫化銅礦石(含CuFeS2、Cu2S等)預(yù)處理后與氧氣焙燒，發(fā)生的反應(yīng)有2CuFeS2+4O2 Cu2S+3SO2+2FeO、Cu2S+2O2 2CuO+SO2，部分FeO被氧化為Fe2O3，得到相應(yīng)的金屬氧化物和二氧化硫氣體，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+8KOH 2Cu2O+N2↑+4KSO4+6H2O，過濾，洗滌、烘干，制得Cu2O，據(jù)此分析解答。

(1)根據(jù)流程圖，硫化銅礦石(含 CuFeS2、Cu2S等)與氧氣焙燒得到金屬氧化物和爐氣；焙燒過程中產(chǎn)生的爐氣是一種能造成酸雨有害氣體，為SO2，Cu2S與O2反應(yīng)的方程式為Cu2S+2O2 2CuO+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，故答案為：SO2；2∶1；

(2)若試劑X是H2O2溶液，將Fe2+氧化為Fe3+，離子反應(yīng)為：2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O；酸性條件下，氧氣也可將Fe2+氧化為Fe3+，而氧氣或空氣價格遠低于過氧化氫，故可用氧氣或空氣替代，故答案為：2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O；氧氣或空氣；

(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+，為了不引入新雜質(zhì)，可以選用CuO或Cu(OH) 2，根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，pH范圍應(yīng)為3.7≤pH＜4.8；故答案為：CuO或Cu(OH) 2；3.7≤pH＜4.8；

(4)根據(jù)分析N2H4制備Cu2O的化學(xué)方程式為4CuSO4+N2H4+8KOH 2Cu2O+N2↑+4KSO4+6H2O，因此操作X為過濾，洗滌、烘干，制得Cu2O；因為Cu2O具有較強的還原性，在加熱條件下易被空氣氧化，故烘干過程要隔絕空氣，故答案為：過濾；防止Cu2O被空氣中的氧氣氧化。