Question

15．氯化亞銅是重要的銅鹽系列化工產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于石油化工、紡織印染、顏料、醫(yī)藥、電鍍、有機(jī)合成等行業(yè)．以工業(yè)海綿銅為原料，采用硝酸銨氧化分解技術(shù)生產(chǎn)硫酸銅進(jìn)而生產(chǎn)氯化亞銅．海綿銅的主要成分是CuO和Cu，生產(chǎn)工藝流程圖如下．

思考并回答下列問題．
（1）生產(chǎn)原理：
①溶解時(shí)生成的還原產(chǎn)物在酸性溶液中穩(wěn)定存在，請(qǐng)寫出此時(shí)的氧化還原反應(yīng)離子方程式：4Cu+10H⁺+NO₃^-=4Cu²⁺+NH₄⁺+3H₂O．
②還原氯化：2CuSO₄+（NH₄）₂SO₃+2NH₄Cl+H₂O═2CuCl↓+2（NH₄）₂SO₄+H₂SO₄
（2）得到副產(chǎn)品的化學(xué)式為（NH₄）₂SO₄；
（3）生產(chǎn)后階段，從濾液獲得副產(chǎn)品的步驟：①蒸發(fā)濃縮②冷卻結(jié)晶③過濾④洗滌 ⑤干燥．
（4）產(chǎn)品的洗滌方法是，先用pH=2的稀H₂SO₄洗，后用95%的酒精洗．酒精洗的目的是酒精易揮發(fā)，快速得到干燥CuCl產(chǎn)品，防止被氧化；請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)簡單實(shí)驗(yàn)方案，檢驗(yàn)稀H₂SO₄洗時(shí)是否洗干凈：取最后一次洗滌液于試管中，加入氫氧化鈉固體并加熱，產(chǎn)生使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)色的氣體，則樣品未洗滌干凈，否則洗滌干凈．
（5）定量分析：
稱取2.000g CuCl樣品（雜質(zhì)不參與反應(yīng)），溶于一定量的0.5000mol•L^-1FeCl₃溶液中，加水稀釋至200mL得到溶液，取20.00mL 用0.1000mol•L^-1的Ce（SO₄）₂溶液滴定到終點(diǎn)，消耗20.00mLCe（SO₄）₂．
①此實(shí)驗(yàn)涉及溶液配制與定量滴定的基本操作中，合理的是BC；

②有關(guān)反應(yīng)式：Fe³⁺+CuCl═Fe²⁺+Cu²⁺+Cl^-      Ce⁴⁺+Fe²⁺═Fe³⁺+Ce³⁺
則樣品中CuCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)99.50%．

Answer 1

分析 海綿銅加入硫酸和硝酸銨溶解得到溶液主要是硫酸銅，硫酸銨等，加入亞硫酸銨還原硫酸銅加入氯化銨氯化發(fā)生反應(yīng)2CuSO₄+（NH₄）2SO₃+2NH₄Cl+H₂O=2CuCl↓+2（NH₄）₂SO₄+H₂SO₄，過濾得到固體為CuCl，濾液主要是硫酸銨和硫酸；
（1）溶解時(shí)生成的還原產(chǎn)物在酸性溶液中穩(wěn)定存在，銅在硝酸銨和硫酸溶液中被硝酸氧化生成銅離子，硝酸根離子被還原為銨根離子；
（2）上述分析可知濾液主要是硫酸銨和硫酸，得到副產(chǎn)品為硫酸銨；
（3）從硫酸銨溶液中獲得硫酸銨晶體，可以經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥等步驟；
（4）得到的CuCl經(jīng)硫酸酸洗，水洗后再用乙醇洗滌，酒精易揮發(fā)，用酒精洗滌CuCl產(chǎn)品，可快速除去固體表面的水分，防止水解、氧化，檢驗(yàn)稀H₂SO₄洗時(shí)是否能洗干凈，是取最后一次洗滌液檢驗(yàn)是否含有硫酸銨，檢驗(yàn)銨根的存在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)；
（5）溶液配制時(shí)，向容量瓶中轉(zhuǎn)稱溶液時(shí)，溶液不能沾到容量瓶刻度線上面，在打開酸式滴定管活塞時(shí)，要把活塞放在手心的位置，手指從另一側(cè)打開活塞，由兩個(gè)方程式可得到Ce⁴⁺～Fe²⁺～CuCl，n（Ce⁴⁺）=0.1000mol•L^-1×0.02L=0.002mol，則2.000g樣品中含有n（CuCl）=10×0.002mol=0.02mol，求出質(zhì)量代入質(zhì)量分?jǐn)?shù)公式計(jì)算．

解答 解：（1）銅在硝酸銨和硫酸溶液中被硝酸氧化生成銅離子，硝酸鋇還原為銨根離子，此時(shí)的氧化還原反應(yīng)離子方程為4Cu+10H⁺+NO₃^-=4Cu²⁺+NH₄⁺+3H₂O，
故答案為：4Cu+10H⁺+NO₃^-=4Cu²⁺+NH₄⁺+3H₂O；
（2）上述分析可知濾液主要是硫酸銨和硫酸，得到副產(chǎn)品為硫酸銨，故答案為：（NH₄）₂SO₄；
（3）從硫酸銨溶液中獲得硫酸銨晶體，可以經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥等步驟，故答案為：過濾；
（4）由流程可知，經(jīng)酸洗、水洗后得到硫酸銨，則應(yīng)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(zhì)，產(chǎn)品的洗滌方法是先用pH=2的稀H₂SO₄洗，后用95%的酒精洗，因乙醇沸點(diǎn)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，檢驗(yàn)稀H₂SO₄洗時(shí)是否能洗干凈，可以取最后一次洗滌液于試管中，加入氫氧化鈉固體并加熱，產(chǎn)生使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)色的氣體，則樣品未洗滌干凈，否則洗滌干凈；
故答案為：酒精易揮發(fā)，快速得到干燥CuCl產(chǎn)品，防止被氧化；取最后一次洗滌液于試管中，加入氫氧化鈉固體并加熱，產(chǎn)生使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)色的氣體，則樣品未洗滌干凈，否則洗滌干凈；
（5）①溶液配制時(shí)，向容量瓶中轉(zhuǎn)稱溶液時(shí)，溶液不能沾到容量瓶刻度線上面，在打開酸式滴定管活塞時(shí)，要把活塞放在手心的位置，手指從另一側(cè)打開活塞，
故選BC；
②Fe³⁺+CuCl=Fe²⁺+Cu²⁺+Cl^-，Ce⁴⁺+Fe²⁺=Fe³⁺+Ce³⁺可得到Ce⁴⁺～Fe²⁺～CuCl，n（Ce⁴⁺）=0.1000mol•L^-1×0.02L=0.002mol，則2.000g樣品中含有n（CuCl）=10×0.002mol=0.02mol，質(zhì)量m（CuCl）=0.02mol×99.5g/mol=1.99g，因此樣品中CuCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{1.99g}{2.000g}$×100%=99.50%，
故答案為：99.50%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了銅及其化合物性質(zhì)的理解應(yīng)用，主要是物質(zhì)性質(zhì)和反應(yīng)產(chǎn)物的判斷，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．