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)、废钢渣和稀硫酸共网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FeC1₃溶液作浸取剂。

①反应:Cu₂S+4FeCl₃=2CuCl₂+4FeCl₂+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+水解程度隨PH的升高而增大 32:7 洗涤 煅烧(或灼烧)

【解析】（1）根据图示，用黄铜矿(主要成分为CuFeS2)、废钢渣和稀硫酸共网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↑。（2）①反应:Cu2S+4FeCl3=2CuCl2+4FeCl2+S，在反应中，FeCl3中铁元素的化合价由+3降低为+2价，Cu2S中铜元素的化合价由+1升高为+2价，硫元素的化合价由—2升高到0价，化合价升高数=化合价降低数=4,每生成1mol CuCl2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，反应的方程式为：4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O ②浸取过程中，洗涤硫和未洗涤硫相比较， 未洗硫时铜元素浸取率较低原因是生成的硫覆盖在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。 (4)在碱性条件下，Cu2+和N2H4反应生成氮气和铜，反应为：2 Cu2++ N2H4+4OH-=2Cu+N2+4H2O,反应中还原产物是Cu，氧化产物是N2，质量之比为（2×64）：28=32:7. (5)萃取后“水相”中含有铁离子，加入氨水反应生成氢氧化铁沉淀，煅烧后可得到氧化铁，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。