Question

【题目】纳米铜是一种性能优异的超导材料，以辉铜矿(主要成分为Cu2S)为原料制备纳米铜粉的工艺流程如图所示：

(1)用黄铜矿(主要成分为CuFeS2)、废铜渣和稀硫酸共同作用可获得较纯净的Cu2S，其原理如图所示，该反应的离子方程式为______。

(2)从辉铜矿中浸取铜元素时，可用FeCl3溶液作浸取剂。

①反应：Cu2S+4FeCl3=2CuCl2+4FeCl2+S，每生成1mol CuCl2，反应中转移电子的物质的量为______；浸取时，在有氧环境下可维持Fe3+较高浓度，有关反应的离子方程式为______。

②浸取过程中加入洗涤剂溶解硫时，铜元素浸取率的变化如图所示，未洗硫时铜元素浸取率较低，其原因是______。

(3)“萃取”时，两种金属离子萃取率与pH的关系如图所示。当pH＞1.7时，pH越大，金属离子萃取率越低，其中Fe3+萃取率降低的原因是______。

(4)用“反萃取”得到的CuSO4溶液制备纳米铜粉时，该反应中还原产物与氧化产物的质量之比为______

(5)在萃取后的“水相”中加入适量氨水，静置，再经过滤、_____、干燥、_____等操作可得到Fe2O3产品。

Answer 1

【答案】CuFeS2 ＋Cu＋2H+=2CuS＋Fe2+＋H2S↑ 2 mol 4Fe2+＋O2 ＋4H+=4Fe3+＋2H2O 生成的硫覆盖在Cu2S表面，阻碍浸取 Fe3+水解程度随pH的升高而增大 32：7 洗涤 煅烧(或灼烧)

【解析】

辉铜矿（主要成分为Cu2S）用FeCl3溶液作浸取剂发生反应Cu2S+4FeCl3=2CuCl2+4FeCl2+S，过滤得到氯化铜、氯化亚铁，加入萃取剂萃取，在萃取后的“水相”中加入适量氨水可制取铁红和硫酸铵；用“反萃取”得到的CuSO4溶液，调节溶液pH，在碱性条件下，Cu2+与N2H4反应生成氮气和铜，从而获得纳米铜粉，据此解答。

（1）根据图示，用黄铜矿（主要成分为CuFeS2）、废铜渣和稀硫酸共同作用可获得较纯净的Cu2S，同时生成Fe2+和H2S，反应的离子方程式为：CuFeS2+Cu+2H+=Cu2S+Fe2++H2S↑，

故答案为：CuFeS2+Cu+2H+=Cu2S+Fe2++H2S↑；

（2）①反应Cu2S+4FeCl3＝2CuCl2+4FeCl2+S，反应中，FeCl3中Fe元素的化合价由+3价降低为+2价，Cu2S中Cu元素的化合价由+1价升高为+2价，硫元素的化合价由-2价升高为0价，化合价升高数=化合价降低数=转移电子数=4，每生成1mol CuCl2，反应中转移电子的物质的量为2mol，浸取时，在有氧环境下亚铁离子被氧化，生成铁离子，反应的离子方程式为：4Fe2++4H++O2=4Fe3++2H2O，

故答案为：2mol；4Fe2++4H++O2=4Fe3++2H2O；

②浸取过程中，由于生成的硫覆盖在Cu2S表面，阻碍浸取，则洗涤硫和未洗去硫相比较，未洗涤硫时铜的浸取率偏低，

故答案为：生成的硫覆盖在Cu2S表面，阻碍浸取；

（3）由于Fe3+的水解程度随着pH的升高而增大，当pH＞1.7时，pH越大，金属离子萃取率越低，

故答案为：Fe3+的水解程度随着pH的升高而增大；

（4）在碱性条件下，Cu2+与N2H4反应生成氮气和铜，反应为：2Cu2++N2H4+4OH-=2Cu+N2↑+4H2O，反应中还原产物为Cu，氧化产物为N2，质量之比为（2×64）：28=32：7，

故答案为：32：7；
（5）萃取后的“水相”中含有铁离子，加入氨水，反应生成氢氧化铁沉淀，煅烧可得到，方法为：在萃取后的“水相”中加入适量氨水，静置，过滤，洗涤，干燥，煅烧可得到Fe2O3产品，

故答案为：洗涤；煅烧（或灼烧）。