Question

【题目】氧化亚铜(Cu2O)是一种用途广泛的光电材料，某工厂以硫化铜矿石(含 CuFeS2、Cu2S等)为原料制取Cu2O的工艺流程如下：

常温下几种物质开始形成沉淀与完全沉淀时的pH如下表

(1)炉气中的有害气体成分是___________，Cu2S与O2反应时，氧化剂与还原剂的物质的量之比为___________。

(2)若试剂X是H2O2溶液，写出相应反应的离子方程式：______________________。当试剂X是___________时，更有利于降低生产成本。

(3)加入试剂Y调pH时，pH的调控范围是______________________。

(4)写出用N2H4制备Cu2O的化学方程式：______________________，操作X包括___________、洗涤、烘干，其中烘干时要隔绝空气，其目的是___________。

(5)以铜与石墨作电极，电解浓的强碱性溶液可制得纳米级Cu2O，写出阳极上生成Cu2O的电极反应式：_________________________________。

Answer 1

【答案】SO2 2：1 2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O 空气或氧气 3.7≤pH<4.8 4CuSO4+N2H4+8KOH 2Cu2O+N2↑+4K2SO4+6H2O 过滤 防止Cu2O被空气中氧气氧化 2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O

【解析】

根据流程图及二氧化硫的还原性分析解答；根据氧化还原反应原理书写化学方程式及离子方程式；根据电解原理书写电极反应式。

(1)金属硫化物焙烧时均转化为金属氧化物与二氧化硫，故炉气中的有害气体成分是SO2；Cu2S与O2反应时，氧化剂为O2，还原剂为Cu2S，根据得失电子守恒和原子守恒，二者的物质的量之比为2:1，

故答案为：SO2；2：1；

(2)酸性条件下，H2O2将Fe2+氧化为Fe3+，本身被还原为H2O，方程式为2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O；酸性条件下O2也可以将Fe2+氧化为Fe3+，而氧气或空气价格远低于H2O2，所以用氧气替代双氧水，可以有效降低生产成本，

故答案为：2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O；空气或氧气；

(3)调整pH的目的是使铁离子全部转化为氢氧化铁沉淀除去而铜离子不能形成沉淀，故pH调控范围是3.7≤pH<4.8，

故答案为：3.7≤pH<4.8；

(4)N2H4将Cu2+还原为Cu2O，自身被氧化为N2，化学方程式为；4CuSO4+N2H4+8KOH 2Cu2O+N2↑+4K2SO4+6H2O；由于Cu2O不溶于水，故操作X为过滤、洗涤、烘干；因Cu2O有较强的还原性，在加热条件下易被空气氧化，故烘干过程中要隔绝空气，

故答案为：4CuSO4+N2H4+8KOH 2Cu2O+N2↑+4K2SO4+6H2O；过滤；防止Cu2O被空气中氧气氧化；

(5)因Cu2O是在阳极上生成的，故阳极材料是铜，铜失去电子转化为Cu2O，相应的电极反应式为：2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O；

故答案为：2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O。