Question

【題目】納米銅是一種性能優(yōu)異的超導(dǎo)材料，以輝銅礦(主要成分為Cu2S)為原料制備納米銅粉的工藝流程如圖所示：

(1)用黃銅礦(主要成分為CuFeS2)、廢銅渣和稀硫酸共同作用可獲得較純凈的Cu2S，其原理如圖所示，該反應(yīng)的離子方程式為______。

(2)從輝銅礦中浸取銅元素時，可用FeCl3溶液作浸取劑。

①反應(yīng)：Cu2S+4FeCl3=2CuCl2+4FeCl2+S，每生成1mol CuCl2，反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為______；浸取時，在有氧環(huán)境下可維持Fe3+較高濃度，有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為______。

②浸取過程中加入洗滌劑溶解硫時，銅元素浸取率的變化如圖所示，未洗硫時銅元素浸取率較低，其原因是______。

(3)“萃取”時，兩種金屬離子萃取率與pH的關(guān)系如圖所示。當(dāng)pH＞1.7時，pH越大，金屬離子萃取率越低，其中Fe3+萃取率降低的原因是______。

(4)用“反萃取”得到的CuSO4溶液制備納米銅粉時，該反應(yīng)中還原產(chǎn)物與氧化產(chǎn)物的質(zhì)量之比為______

(5)在萃取后的“水相”中加入適量氨水，靜置，再經(jīng)過濾、_____、干燥、_____等操作可得到Fe2O3產(chǎn)品。

Answer 1

【答案】CuFeS2 ＋Cu＋2H+=2CuS＋Fe2+＋H2S↑ 2 mol 4Fe2+＋O2 ＋4H+=4Fe3+＋2H2O 生成的硫覆蓋在Cu2S表面，阻礙浸取 Fe3+水解程度隨pH的升高而增大 32：7 洗滌 煅燒(或灼燒)

【解析】

輝銅礦（主要成分為Cu2S）用FeCl3溶液作浸取劑發(fā)生反應(yīng)Cu2S+4FeCl3=2CuCl2+4FeCl2+S，過濾得到氯化銅、氯化亞鐵，加入萃取劑萃取，在萃取后的“水相”中加入適量氨水可制取鐵紅和硫酸銨；用“反萃取”得到的CuSO4溶液，調(diào)節(jié)溶液pH，在堿性條件下，Cu2+與N2H4反應(yīng)生成氮氣和銅，從而獲得納米銅粉，據(jù)此解答。

（1）根據(jù)圖示，用黃銅礦（主要成分為CuFeS2）、廢銅渣和稀硫酸共同作用可獲得較純凈的Cu2S，同時生成Fe2+和H2S，反應(yīng)的離子方程式為：CuFeS2+Cu+2H+=Cu2S+Fe2++H2S↑，

故答案為：CuFeS2+Cu+2H+=Cu2S+Fe2++H2S↑；

（2）①反應(yīng)Cu2S+4FeCl3＝2CuCl2+4FeCl2+S，反應(yīng)中，FeCl3中Fe元素的化合價由+3價降低為+2價，Cu2S中Cu元素的化合價由+1價升高為+2價，硫元素的化合價由-2價升高為0價，化合價升高數(shù)=化合價降低數(shù)=轉(zhuǎn)移電子數(shù)=4，每生成1mol CuCl2，反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為2mol，浸取時，在有氧環(huán)境下亞鐵離子被氧化，生成鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為：4Fe2++4H++O2=4Fe3++2H2O，

故答案為：2mol；4Fe2++4H++O2=4Fe3++2H2O；

②浸取過程中，由于生成的硫覆蓋在Cu2S表面，阻礙浸取，則洗滌硫和未洗去硫相比較，未洗滌硫時銅的浸取率偏低，

故答案為：生成的硫覆蓋在Cu2S表面，阻礙浸取；

（3）由于Fe3+的水解程度隨著pH的升高而增大，當(dāng)pH＞1.7時，pH越大，金屬離子萃取率越低，

故答案為：Fe3+的水解程度隨著pH的升高而增大；

（4）在堿性條件下，Cu2+與N2H4反應(yīng)生成氮氣和銅，反應(yīng)為：2Cu2++N2H4+4OH-=2Cu+N2↑+4H2O，反應(yīng)中還原產(chǎn)物為Cu，氧化產(chǎn)物為N2，質(zhì)量之比為（2×64）：28=32：7，

故答案為：32：7；
（5）萃取后的“水相”中含有鐵離子，加入氨水，反應(yīng)生成氫氧化鐵沉淀，煅燒可得到，方法為：在萃取后的“水相”中加入適量氨水，靜置，過濾，洗滌，干燥，煅燒可得到Fe2O3產(chǎn)品，

故答案為：洗滌；煅燒（或灼燒）。