Question

纳米氧化亚铜具有特殊功能。以废铜渣(主要成分为Cu和CuO，含少量Ni、Al₂O₃和Fe₃O₄等)为原料制备纳米氧化亚铜的流程如下：

回答下列问题：

(1)“研磨"的主要目的是______；滤渣2的主要成分是________ ( 填化学式)。

(2)“酸溶”中通入热空气的主要目的是________(用2个离子方程式表示)。

(3)已知：Ni(s) +4CO(g)Ni(CO)₄(g)   ∆H<0。利用平衡移动原理提纯镍粉，密封管如图所示。在密封管_______(填“高温区”或“低温区”)收集纯镍粉。

(4)滤液1的溶质有NaOH和__________(填化学式)。

(5)设计实验检验滤液2是否含Fe³⁺：___________(写出简要操作、现象和结论)。

(6)制备Cu₂O有多种方案(注明：肼的某些性质类似氨气)。

方案1：炭还原法,即木炭与氧化铜混合共热；

方案2：葡萄糖还原法,即葡萄糖与Cu( OH)₂浊液共热；

方案3：肼还原法,即在加热条件下用N₂H₄还原CuO：

方案4：电解法,以铜为阳极,石墨为阴极,电解NaOH溶液。

从操作方便、产品纯度、节能安全和环保等角度分析，最佳方案是方案________(填数字)。

Answer

增大固体接触面积，加快反应速率 Fe(OH)3 2Cu+O2+4H+=2Cu2++2H2O、4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O 高温区 NaAlO2 取少量滤液2于试管中，滴加KSCN溶液，若溶液变红色，则滤液2含Fe3+；否则，不含Fe3+ 2

【解析】

废铜渣研磨后颗粒转化为粉末，与CO充分接触，Ni转化为Ni(CO)4；用NaOH碱溶后，固体中的Al2O3转化为NaAlO2进入滤液1，滤渣为Cu、CuO、Fe3O4；用稀硫酸酸溶，并鼓入热空气，Cu、CuO转化为CuSO4，Fe3O4转化为Fe2(SO4)3；调pH后，Fe3+转化为Fe(OH)3进入滤渣2，滤液2为CuSO4等的混合溶液。

(1)固体与气体或液体的接触面积越大，反应速率越快。由此得出“研磨"的主要目的是增大固体接触面积，加快反应速率；调节pH时，Fe3+转化为Fe(OH)3，由此得出滤渣2的主要成分是Fe(OH)3。答案为：增大固体接触面积，加快反应速率；Fe(OH)3；

(2)“酸溶”时通入热空气，将Cu、CuO、Fe3O4转化为CuSO4、Fe2(SO4)3，便于提纯与转化，其主要目的是2Cu+O2+4H+=2Cu2++2H2O、4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O。答案为：2Cu+O2+4H+=2Cu2++2H2O、4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O；

(3)操作的目的是先将Ni转化为Ni(CO)4，再将Ni(CO)4转化为Ni，依据平衡移动原理，应先在低温区将Ni转化为Ni(CO)4，再在高温区将Ni(CO)4转化为Ni。答案为：高温区；

(4)加入NaOH溶液后，Al2O3与NaOH反应，转化为NaAlO2，由此得出滤液1的溶质为NaOH和NaAlO2。答案为：NaAlO2；

(5)检验滤液2是否含Fe3+，应使用KSCN溶液，具体操作为：取少量滤液2于试管中，滴加KSCN溶液，若溶液变红色，则滤液2含Fe3+；否则，不含Fe3+。答案为：取少量滤液2于试管中，滴加KSCN溶液，若溶液变红色，则滤液2含Fe3+；否则，不含Fe3+；

(6)方案1：木炭过量时，会引入杂质，且可能会将Cu2O进一步还原为Cu；

方案2：葡萄糖还原Cu( OH)2，此法操作方法，产品纯度高；

方案3： N2H4类似NH3，不环保；

方案4：电解法耗能高，在铜电极表面生成Cu2O，分离困难。

综合以上分析，最佳方案是方案2。答案为：2。