Question

【题目】Cu2O是一种用途广泛的无机化工原料，一种以氧化铜矿(CuO，含有Fe2O3、Al2O3、SiO2杂质)为原料制备Cu2O的流程如图所示：

已知氨浸过程中仅发生的反应为：CuO+4NH3·H2O= [Cu(NH3)4]2++2OH-+3H2O

回答下列问题：

(1)氨浸之前需将矿物粉碎、过筛，目的是_______________________________。

(2)氨浸时的温度一般不超过30℃，主要原因是__________________。按此工艺，能否用NaOH溶液代替氨水？__________________（填“能”或“否”）。

(3)蒸馏过程中会生成一种黑色固体，则此过程中发生反应的化学方程式为____________。

(4)电解过程中阳极的电极反应式为_________________。

(5)Cu(OH)2也可与NH3·H2O反应，已知常温下：

Cu(OH)2(s)+4NH3·H2O(aq)[Cu(NH3)4]2+(aq)+2OH-(aq)+4H2O(l) K1=4.4×10-7

Cu2+(aq)+4NH3·H2O(aq)[Cu(NH3)4]2+(aq)+4H2O(l) K2=2.0×1013

则常温下Ksp[Cu(OH)2]=________________。

(6)为了尽量减少流程中所用原料的种类，还原过程可用气体A代替气体B，在加热条件下生成两种单质，该反应的化学方程式为________________________。

Answer 1

【答案】选取细小颗粒，增大反应物接触面积，提高“氨浸”反应速率 温度过高会导致NH3·H2O分解，NH3逸出 否 [Cu(NH3)4](OH)2 CuO+4NH3↑+H2O 2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O 2.2×10-20 2NH3+3CuO3Cu+N2↑+3H2O

【解析】

(1)固体参加反应，为扩大接触面积氨浸之前需将矿物粉碎、过筛；

(2)根据氨水易分解分析；

(3)含有Cu元素的化合物只有CuO，据此分析；

(4)Cu在阳极失去电子生成Cu2O，据此书写阳极电极反应式；

(5)根据Ksp[Cu(OH)2]的溶度积常数定义，结合与两个热化学方程式的关系计算；

(6)根据气体A是NH3，NH3气具有还原性，会发生氧化还原反应，据此分析。

(1)氧化铜矿氨浸之前需将矿物粉碎、过筛，目的是增大固体与氨水的接触面积，提高“氨浸”反应速率；根据Cu2+能否形成络离子分析；

(2)浸时的温度一般不超过30℃，主要原因是温度过高会导致NH3·H2O分解，NH3逸出。按此工艺，不能用NaOH溶液代替氨水，因为CuO与氨水发生反应生成铜氨络离子，而与NaOH不反应；

(3)蒸馏过程中会生成一种黑色固体，这是由于分解产生了CuO黑色固体，则此过程中发生反应的化学方程式为[Cu(NH3)4](OH)2 CuO+4NH3↑+H2O；

(4)Cu在阳极失去电子，产生的Cu2+与溶液中的OH-反应生成Cu2O，电极反应式为：2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O；

(5) 常温下Ksp[Cu(OH)2]=c(Cu2+)·c2(OH-)，根据

Cu(OH)2(s)+4NH3·H2O(aq)[Cu(NH3)4]2+(aq)+2OH-(aq)+4H2O(l) K1=4.4×10-7

Cu2+(aq)+4NH3·H2O(aq)[Cu(NH3)4]2+(aq)+4H2O(l) K2=2.0×1013，结合化学平衡常数的含义可得Ksp[Cu(OH)2]===2.2×10-20；

(5)气体A是NH3，该气体具有还原性，可以将CuO还原为Cu，NH3被氧化为N2，同时反应产生水，反应方程式为：2NH3+3CuO3Cu+N2↑+3H2O。