Question

氧化亚铜(Cu₂O)是一种用途广泛的光电材料，加热条件下能与氧气继续反应生成氧化铜。下图所示是某工厂以含铜矿石(含CuFeS₂、Cu₂S等)为原料制取Cu₂O的工艺流程。

[资料卡片] 常温下几种物质开始形成沉淀与完全沉淀时的pH见下表。

	Fe(OH)2	Fe(OH)3	Cu(OH)2
开始沉淀	7.5	2.7	4.8
完全沉淀	9.0	3.7	6.4

(1)步骤①中对矿石进行“预处理”的方法是将矿石粉碎其目的是通过________，加快化学反应速率。

(2)步骤②的“炉气”中可能含有有害气体SO₂作出这一判断的依据是_________。

(3)步骤③中用硫酸处理在工艺上叫酸洗。酸洗时发生反应的一个化学方程式为_______________。

(4)步骤④加试剂X是将+2价铁元素全部转化为+3价，步骤⑤调pH是将+3价铁元素全部转化为Fe(OH)₃沉淀。为确保只将+3价铁元素全部转化为Fe(OH)₃沉淀，而不影响溶液中的铜元素，则pH的调控范围最好是_______；加入试剂Y的pH应该_____(选填“> ”“=”或“<”)7。

(5)步骤⑥中的“操作W”包括过滤、_______、烘干；烘干时要隔绝空气，其目的是_______。

(6)从环保角度你的一条合理化建议是____________。

Answer

增大反应物的接触面积 反应物矿石中含有硫元素，且反应前后元素种类不变 （或或） 3.7~4.8 ＞ 洗涤 防止氧化亚铜与氧气接触生成氧化铜 生产过程中产生的废气先处理再排放(合理即可)

【解析】

氧化铜和稀硫酸生成硫酸铜和水，氧化亚铁和稀硫酸生成硫酸亚铁和水，氧化铁和稀硫酸生成硫酸铁和水，氧化亚铜和氧气反应生成氧化铜。

(1)步骤①中对矿石进行“预处理”的方法是将矿石粉碎可以增大反应物的接触面积，故其目的是通过增大反应物的接触面积，加快化学反应速率。

(2)由质量守恒定律可知，反应前后元素的种类不变，反应物中含有硫元素，故步骤②的“炉气”中可能含有有害气体SO2，作出这一判断的依据是反应物矿石中含有硫元素，且反应前后元素种类不变。

(3)步骤③中用硫酸处理在工艺上叫酸洗。酸洗时发生反应是氧化铜和稀硫酸生成硫酸铜和水或氧化亚铁和稀硫酸生成硫酸亚铁和水，氧化铁和稀硫酸生成硫酸铁和水，故反应的化学方程式为（或或）。

(4) 由表格数据可知，铁离子完全沉淀的pH为3.7，铜离子开始溶解的pH为4.8，故为确保只将+3价铁元素全部转化为Fe(OH)3沉淀，而不影响溶液中的铜元素，则pH的调控范围最好是3.7~4.8；加入试剂Y是碱，故pH应该> 7。

(5)制取的氧化亚铜需要过滤、洗涤、烘干，氧化亚铜和氧气反应生成氧化铜，需要隔绝氧气，故步骤⑥中的“操作W”包括过滤、洗涤、烘干；烘干时要隔绝空气，其目的是防止氧化亚铜与氧气接触生成氧化铜。

(6)流程会生成二氧化硫等污染性气体，需要处理，故从环保角度合理化建议是生产过程中产生的废气先处理再排放。