Question

[化學(xué)一選修2：化學(xué)與技術(shù)]（15分）

氯化亞銅(CuCl)是白色粉末，微溶于水，不溶于乙醇，在空氣中會(huì)被迅速氧化成綠色堿式鹽。從酸性電鍍廢液(主要含Cu2＋、Fe3＋)中制備氯化亞銅的工藝流程圖如下：

金屬離子含量與混合液pH、CuCl產(chǎn)率與混合液pH的關(guān)系圖如圖。

【已知：金屬離子濃度為1 mol·L－1時(shí)，F(xiàn)e(OH)3開(kāi)始沉淀和沉淀完全的pH分別為1.4和3.0，Cu(OH)2開(kāi)始沉淀和沉淀完全的pH分別為4.2和6.7】請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）酸浸時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是________；析出CuCl晶體時(shí)的最佳pH在________左右。

（2）鐵粉、氯化鈉、硫酸銅在溶液中反應(yīng)生成CuCl的離子反應(yīng)方程式為_(kāi)___________________________。

（3）析出的CuCl晶體要立即用無(wú)水乙醇洗滌，在真空干燥機(jī)內(nèi)于70℃干燥2 h、冷卻密封包裝。70℃真空干燥、密封包裝的目的是____________________________________________。

（4）產(chǎn)品濾出時(shí)所得濾液的主要分成是________，若想從濾液中獲取FeSO4·7H2O晶體，還需要知道的是__________________。

（5）若將鐵粉換成亞硫酸鈉也可得到氯化亞銅，試寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：______________________。為提高CuCl的產(chǎn)率，常在該反應(yīng)體系中加入稀堿溶液，調(diào)節(jié)pH至3.5。這樣做的目的是__________________________________________。

Answer 1

（1）Cu(OH)2+2H+=Cu2++2H2O 3

（2）2 Cu2++2Cl-+Fe=2CuCl↓+Fe2+

（3）加快乙醇和水的蒸發(fā)，防止CuCl被空氣氧化

（4）Na2SO4和FeSO4 不同溫度下硫酸鈉和硫酸亞鐵的溶解度

（5）2 CuSO4+ Na2SO3+2NaCl+ H2O=2CuCl↓+2 Na2SO4+ H2SO4

OH-中和了反應(yīng)中的H+，有利于平衡向右移動(dòng)，提高CuCl的產(chǎn)率。但當(dāng)OH-濃度過(guò)大時(shí)，Cu+能與OH-結(jié)合，生成氫氧化亞銅，從而降低了CuCl的產(chǎn)率。

【解析】

試題分析：（1）pH=4時(shí)鐵離子的濃度為0，所以酸浸時(shí)主要發(fā)生的離子反應(yīng)是產(chǎn)生的氫氧化銅沉淀和酸的反應(yīng)，離子方程式是Cu(OH)2+2H+=Cu2++2H2O；根據(jù)圖像可得，CuCl的產(chǎn)率最高點(diǎn)對(duì)應(yīng)的pH值是3；

（2）Fe、氯化鈉、硫酸銅發(fā)生反應(yīng)生成CuCl沉淀，則Cu元素的化合價(jià)降低，所以Fe元素的化合價(jià)升高，則發(fā)生離子的方程式是2 Cu2++2Cl-+Fe=2CuCl↓+Fe2+

（3）因?yàn)镃uCl微溶于水，不溶于乙醇，在空氣中會(huì)被迅速氧化成綠色堿式鹽，所以70℃真空干燥、密封包裝的目的是加快乙醇和水的蒸發(fā)，防止CuCl被空氣氧化；

（4）根據(jù)Fe、氯化鈉、硫酸銅發(fā)生的反應(yīng)判斷，產(chǎn)品濾出時(shí)所得濾液的主要分成Na2SO4和FeSO4；若想從濾液中獲取FeSO4·7H2O晶體，需將二者分離，所以還需要知道的是不同溫度下硫酸鈉和硫酸亞鐵的溶解度，從而利用溶解度的不同分離二者；

（5）若將鐵粉換成亞硫酸鈉也可得到氯化亞銅，則亞硫酸鈉起到還原劑的作用，亞硫酸根離子被氧化為硫酸根離子，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2 CuSO4+ Na2SO3+2NaCl+ H2O=2CuCl↓+2 Na2SO4+ H2SO4；

為提高CuCl的產(chǎn)率，常在該反應(yīng)體系中加入稀堿溶液，調(diào)節(jié)pH至3.5。這樣做的目的是OH-中和了反應(yīng)中的H+，有利于平衡向右移動(dòng)，提高CuCl的產(chǎn)率。但當(dāng)OH-濃度過(guò)大時(shí)，Cu+能與OH-結(jié)合，生成氫氧化亞銅，從而降低了CuCl的產(chǎn)率，所以控制pH至3.5.

考點(diǎn)：考查物質(zhì)制備流程的分析，反應(yīng)產(chǎn)物的判斷，化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)，對(duì)圖像的分析