Question

4．氯化亞銅（CuCl）廣泛應用于化工、印染、電鍍等行業(yè)．CuCl難溶于醇和水，可溶于氯離子濃度較大的體系，在潮濕空氣中易水解氧化．以海綿銅（主要成分是Cu和少量CuO）為原料，采用硝酸銨氧化分解技術生產(chǎn)CuCl的工藝過程如下：

回答下列問題：
（1）步驟①中得到的氧化產(chǎn)物是CuSO₄或Cu²⁺．溶解溫度應控制在60～70℃，原因是溫度低溶解速度慢，溫度過高銨鹽分解
（2）寫出步驟③中主要反應的離子方程式2Cu²⁺+SO₃^2-+2Cl^-+H₂O=2CuCl+SO₄^2-+2H⁺
（3）步驟⑤包括用pH=2的酸洗、水洗兩步操作，酸洗采用的酸是硫酸（寫名稱）．
（4）上述工藝中，步驟⑥不能省略，理由是醇洗有利于加快去除CuCl表面水分防止其水解氧化
（5）步驟②、④、⑤、⑧都要進行固液分離．工業(yè)上常用的固液分離設備有BD（填字母）．
A．分餾塔    B．離心機    C．反應釜    D．框式壓濾機
（6）準確稱取所制備的氯化亞銅樣品m g，將其置于過量的FeCl₃溶液中，待樣品完全溶解后，加入適量稀硫酸，用a mol•L^-1的K₂Cr₂O₇溶液滴定到終點，消耗K₂Cr₂O₇溶液b mL，反應中Cr₂O₇^2-被還原為Cr³⁺．樣品中CuCl的質量分數(shù)為$\frac{0.597ab}{m}$×100%．

Answer 1

分析 酸性條件下硝酸根離子具有氧化性，可氧化海綿銅（主要成分是Cu和少量CuO）生成硫酸銅，過濾后在濾液中加入亞硫酸銨發(fā)生氧化還原反應生成CuCl，發(fā)生2Cu²⁺+SO₃^2-+2Cl^-+H₂O=2CuCl+SO₄^2-+2H⁺，得到的CuCl經(jīng)硫酸酸洗，水洗后再用乙醇洗滌，可快速除去固體表面的水分，防止水解、氧化，步驟②、④、⑤、⑧都要進行固液分離，根據(jù)混合的水溶性進行分離，沒有發(fā)生化學變化，可用離心機以及框式壓濾機，以得到濾餅，氯化亞銅與氯化鐵發(fā)生Fe³⁺+CuCl═Fe²⁺+Cu²⁺+Cl^-，加入K₂Cr₂O₇溶液，發(fā)生6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O，結合關系式解答該題．

解答 解：酸性條件下硝酸根離子具有氧化性，可氧化海綿銅（主要成分是Cu和少量CuO）生成硫酸銅，過濾后在濾液中加入亞硫酸銨發(fā)生氧化還原反應生成CuCl，發(fā)生2Cu²⁺+SO₃^2-+2Cl^-+H₂O=2CuCl+SO₄^2-+2H⁺，得到的CuCl經(jīng)硫酸酸洗，水洗后再用乙醇洗滌，烘干得到氯化亞銅．
（1）由于酸性條件下硝酸根離子具有氧化性，可氧化Cu生成CuSO₄或Cu²⁺，溶解溫度應控制在60-70℃，原因是溫度低溶解速度慢，溫度過高銨鹽分解，
故答案為：CuSO₄或Cu²⁺；溫度低溶解速度慢，溫度過高銨鹽分解；
（2）銅離子與亞硫酸銨發(fā)生氧化還原反應生成CuCl，發(fā)生2Cu²⁺+SO₃^2-+2Cl^-+H₂O=2CuCl+SO₄^2-+2H⁺，
故答案為：2Cu²⁺+SO₃^2-+2Cl^-+H₂O=2CuCl+SO₄^2-+2H⁺；
（3）由流程可知，經(jīng)酸洗、水洗后得到硫酸銨，則應加入硫酸，為防止CuCl溶解，不能加入硝酸等氧化性酸，也不能加入鹽酸，防止引入新雜質，
故答案為：硫酸；
（4）步驟⑥為醇洗，因乙醇沸點低，易揮發(fā)，則用乙醇洗滌，可快速除去固體表面的水分，防止水解、氧化，
故答案為：醇洗有利于加快去除CuCl表面水分防止其水解氧化；
（5）步驟②、④、⑤、⑧都要進行固液分離，根據(jù)混合的水溶性進行分離，沒有發(fā)生化學變化，可用離心機以及框式壓濾機，以得到濾餅，
故答案為：BD；
（6）氯化亞銅與氯化鐵發(fā)生Fe³⁺+CuCl═Fe²⁺+Cu²⁺+Cl^-，加入K₂Cr₂O₇溶液，發(fā)生6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O，
反應的關系式為6CuCl～6Fe²⁺～Cr₂O₇^2-，
             6                1
             n                ab×10^-3mol
n=6ab×10^-3mol，
m（CuCl）=99.5g/mol×6ab×10^-3mol=0.597abg，
則樣品中CuCl的質量分數(shù)為 $\frac{0.597ab}{m}$×100%，
故答案為：$\frac{0.597ab}{m}$×100%．

點評 本題考查學生閱讀獲取信息的能力、常用化學用語、氧化還原滴定的應用等，側重于學生的分析能力、實驗能力和計算能力的考查，注意把握物質的性質以及反應流程，難度中等，注意（6）中利用關系式的計算．