Question

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1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2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FeCl ₃溶液作浸取剂。

①反应:Cu₂S+4FeCl₃=2CuCl₂+4FeCl_下标2+S，每生成1molCuCl₂，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3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4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

CuFeS2+Cu+2H+=Cu2S+Fe2++H2S↑ 2mol 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】(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，根据图示，同时生成了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根据反应: Cu2S+4FeCl3=2CuCl2+4FeCl2+S，反应中S元素由-2价升高为0价，Cu元素由+1价升高为+2价，铁元素由+3价降低为+2价，转移4个电子，则每生成1mol CuCl2，反应中转移电子2mol；浸取时，在有氧环境下可维持Fe3+较高浓度，是因为氧气能够氧化亚铁离子，反应的离子方程式为4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O，故答案为：2mol；4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O；

②浸取过程中加入洗涤剂溶解硫时，如果未洗硫，生成的硫覆盖在Cu2S表面，阻碍浸取，会使铜元素浸取率较低，故答案为：生成的硫覆盖在Cu2S表面，阻碍浸取；

(3)Fe3+的水解程度随着pH的升高而增大，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，反应中铜元素化合价降低被还原，铜为还原产物，N元素化合价升高被氧化，氮气为氧化产物，还原产物与氧化产物的质量之比=，故答案为：；

(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。