氧化亚铜(Cu₂O)是一种用途广泛的光电材料，某工厂以硫化铜矿石（含CuFeS₂、Cu₂S等）为原料制取Cu₂O的工艺流程如下：

常温下几种物质开始形成沉淀与完全沉淀时的pH如下表

（1）炉气中的有害气体成分是__________，Cu₂S与O₂反应时，氧化剂与还原剂的物质的量之比为__________。

（2）若试剂X是H₂O₂溶液，写出相应反应的离子方程式：__________。并写出H₂O₂的电子式__________，Fe（铁）在元素周期表中的位置：__________；当试剂X是__________时，更有利于降低生产成本。

（3）加入试剂Y调pH时，pH的调控范围是__________。

（4）操作X包括__________、洗涤、烘干，其中烘干时要隔绝空气，其目的是__________。

（5）以铜与石墨作电极，电解浓的强碱性溶液可制得纳米级Cu₂O，写出阳极上生成Cu₂O的电极反应式：__________。

答案

SO₂    2∶1            第四周期第Ⅷ族    空气或氧气        过滤    防止被空气中氧气氧化        

【分析】

根据流程：硫化铜矿石(含 CuFeS₂、Cu₂S等)预处理后与氧气焙烧：2CuFeS₂+4O₂Cu₂S+3SO₂+2FeO、Cu₂S+2O₂2CuO+SO₂，部分FeO被氧化为Fe₂O₃，得到相应的金属氧化物和二氧化硫气体，加入稀硫酸溶解金属氧化物，得到含有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺的酸性溶液，加入试剂X将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，加入试剂Y调节pH沉淀Fe³⁺，过滤，向滤液中加入KOH，用N₂H₄还原，反应为：4CuSO₄+N₂H₄+8KOH2Cu₂O+N₂↑+4KSO₄+6H₂O，过滤，洗涤、隔绝空气烘干，制得Cu₂O，据此分析解答。

【详解】

(1)根据流程，矿石与氧气得到金属氧化物和SO₂；Cu₂S与O₂反应为Cu₂S+2O₂2CuO+SO₂，氧化剂为氧气，还原剂为Cu₂S，氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1，故答案为SO₂；2∶1；

(2)若试剂X是H₂O₂溶液，将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，离子反应为：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O；H₂O₂的电子式为，Fe(铁)为26号元素，在元素周期表中位于第四周期第Ⅷ族；酸性条件下，氧气也可将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，而氧气或空气价格远低于过氧化氢，故可用氧气或空气替代，故答案为2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O；；第四周期第Ⅷ族；空气或氧气；

(3)加入试剂Y的目的是：调节pH完全沉淀Fe³⁺，但不沉淀Cu²⁺，根据表中数据可知，pH范围为：3.7≤pH＜4.8，故答案为3.7≤pH＜4.8；

(4)操作X为过滤，滤渣经洗涤、烘干，制得Cu₂O；因为Cu₂O具有较强的还原性，在加热条件下易被空气氧化，故烘干过程要隔绝空气，故答案为过滤；防止生成的Cu₂O被空气氧化；

(5)以铜与石墨作电极，电解浓的强碱性溶液可制得纳米级Cu₂O，阳极发生氧化反应，电极反应式为：2Cu-2e^-+2OH^-=Cu₂O+H₂O，故答案为2Cu-2e^-+2OH^-=Cu₂O+H₂O。