【題目】氯化亞銅(CuCl)常用作有機合成工業(yè)中的催化劑,在空氣中迅速被氧化成綠色;見光則分解,變成褐色。如圖是工業(yè)上用制作印刷電路的廢液(Fe3、Cu2、Fe2、Cl)生產(chǎn)CuCl的流程:

根據(jù)以上信息回答下列問題:

(1)生產(chǎn)過程中X的化學(xué)式為________。

(2)寫出產(chǎn)生CuCl的化學(xué)方程式:__________________________________________。

(3)CuCl的生成過程中理論上不需要補充SO2氣體,結(jié)合化學(xué)方程式和必要的文字說明理由_____________________________________________________

實際生產(chǎn)中SO2要適當(dāng)過量,原因可能是_______________________________(答一點即可)。

(4)實驗探究pHCuCl產(chǎn)率的影響如下表所示:

pH

1

2

3

4

5

6

7

CuCl產(chǎn)率/%

70

90

82

78

75

72

70

析出CuCl晶體最佳pH________,當(dāng)pH較大時CuCl產(chǎn)率變低,原因是________________________________________________________________________。調(diào)節(jié)pH時,________(不能”)用相同pH的硝酸代替硫酸,理由__________________。

(5)氯化亞銅的定量

①稱取樣品0.25 g和過量的FeCl3溶液于錐形瓶中,充分溶解。

②用0.10 mol·L1硫酸鈰標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。已知:CuCl+FeCl3===CuCl2+FeCl2、Fe2+Ce4===Fe3+Ce3。三次平行實驗結(jié)果如下(平行實驗結(jié)果相差不能超過1%):

平行實驗次數(shù)

1

2

3

0.25 g樣品消耗硫酸鈰

標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積/mL

24.35

24.05

23.95

則樣品中CuCl的純度為________(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。

【答案】Fe CuCl2+CuSO4+SO2+2H2O===2CuCl↓+2H2SO4 Cu+2H2SO4()CuSO4+SO2↑+2H2O,反應(yīng)中生成的CuSO4SO21∶1,生產(chǎn)CuCl的過程中消耗CuSO4SO2的物質(zhì)的量之比也為1∶1,所以理論上不需要補充SO2氣體 提高Cu2的還原速率同時可以防止生成的Cu被空氣氧化 2 Cu2水解程度增大,反應(yīng)生成CuCl減少,產(chǎn)率減小 不能 硝酸會與產(chǎn)品CuCl發(fā)生反應(yīng) 95.5%

【解析】

由流程圖可知,向廢液(含F(xiàn)e3+、Cu2+、Fe2+、Cl-)中加入過量的鐵粉,三價鐵離子與鐵粉反應(yīng)轉(zhuǎn)化為二價鐵離子,銅離子與鐵反應(yīng)生成銅,然后過濾,濾渣為過量的鐵和生成的銅,依據(jù)銅與鐵活潑性,將濾渣溶于鹽酸,銅與鹽酸不反應(yīng),過濾得到濾渣即為銅,然后銅與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸銅和二氧化硫,銅與氯氣反應(yīng)生成氯化銅,硫酸銅、二氧化硫、氯化銅反應(yīng)生成氯化亞銅。

(1)印刷電路的廢液(含F(xiàn)e3+、Cu2+、Fe2+、Cl-)加入鐵,三價鐵離子能夠原鐵反應(yīng)生成二價鐵離子,銅離子能夠與鐵反應(yīng)生成銅,過濾后濾渣中含有銅和鐵,加入鹽酸,鐵與鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵,銅與鹽酸不反應(yīng),將銅分離出來,故答案為:Fe;

(2)依據(jù)圖示可知:CuCl2、CuSO4、SO2、H2O反應(yīng)生成H2SO4、CuCl,產(chǎn)生CuCl的化學(xué)方程式依據(jù)得失電子守恒得到:CuCl2+CuSO4+SO2+2H2O=2CuCl↓+2H2SO4,故答案為:CuCl2+CuSO4+SO2+2H2O=2CuCl↓+2H2SO4

(3)依據(jù)圖示可知:Cu+2 H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O反應(yīng)中生成的CuSO4和 SO2為1:1,CuCl2+CuSO4+SO2+2H2O=2CuCl↓+2 H2SO4反應(yīng)中消耗CuSO4和SO2也為1﹕1,所以理論上不需要補充SO2氣體;SO2適當(dāng)過量,可以提高Cu2+的還原速率,同時可以防止生成的Cu被空氣中氧氣氧化,故答案為:Cu+2 H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O反應(yīng)中生成的CuSO4和 SO2為1:1,CuCl2+CuSO4+SO2+2H2O=2CuCl↓+2 H2SO4反應(yīng)中消耗CuSO4和SO2也為1﹕1,所以理論上不需要補充SO2氣體;提高Cu2+的還原速率,同時可以防止生成的Cu被空氣氧化;

(4)依據(jù)圖表CuCl產(chǎn)率可知pH=2產(chǎn)率最大為90%,當(dāng)pH較大時CuCl產(chǎn)率變低,Cu2+水解程度增大,生成的氯化亞銅少;調(diào)節(jié)pH時,不能用具有強氧化性的硝酸替代硫酸,因為硝酸會將CuCl氧化,故答案為:2;pH較大時,Cu2+水解程度增大,反應(yīng)生成CuCl減少,產(chǎn)率減小;硝酸會與產(chǎn)品CuCl發(fā)生反應(yīng);

(5)根據(jù)題目中所給數(shù)據(jù)及平行實驗結(jié)果相差不能超過0.3%,滴定0.25g樣品消耗硫酸鈰標(biāo)準(zhǔn)溶液的平均體積是23.9ml,結(jié)合方程式可知:CuCl+FeCl3═CuCl2+FeCl2,CuCl的純度為23.9×10-3L×0.1 molL-1×99.5gmol-1/0.25g×100%=95%,故答案為:95%。

練習(xí)冊系列答案
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_______________________________________________;

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