Question

【題目】高氯酸銅易溶于水，在130'℃時(shí)會(huì)發(fā)生分解反應(yīng)，是一種燃燒催化劑，以食鹽等為原料制備高氯酸銅 [ Cu(ClO4)26 H2O) ]的一種工藝流程如下：

回答下列問題

(1)“電解I”的化學(xué)方程式為_________，所用交換膜是_(填“陽離子交換膜或“陰離子交換膜”) 。

(2)歧化反應(yīng)是同一種物質(zhì)中同種元素(自身氧化還原反應(yīng) ，已知上述工藝流程中“歧化反應(yīng)”的產(chǎn)物之一為 NaClO3

①“歧化反應(yīng)”的化學(xué)方程式為_。

②“歧化反應(yīng)”階段不同溫度對(duì)產(chǎn)率影響的結(jié)果如圖所示。則該反應(yīng)最適宜的溫度是______。

(3)“電解II”的陽極產(chǎn)物為 ______(填離子符號(hào))．

(4) 該流程中可循環(huán)利用的物質(zhì)是 _________(填化學(xué)式) 。

(5) 用該工藝流程制備高氯酸銅時(shí)，若起始時(shí)NaCl的質(zhì)量為a千克。 最終制得的Cu( ClO4)2 6 H2O為b千克．則產(chǎn)率為_____(用含a、 b 的代數(shù)式表示) 。

(6) 某溫度下 ，高氯酸銅可按A、B 兩種方式同時(shí)分解．分解過程中銅的化合價(jià)不發(fā)生改變。A方式為Cu( ClO4)2CuCl2+4O2↑按A、B兩種方式分解的高氯酸銅的量相同時(shí)．轉(zhuǎn)移的電子數(shù)之比為8:7 , 則B方式 為__________ (用化學(xué)方程式表示)．

Answer 1

【答案】2NaCl+2 H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑ 陽離子交換膜 3Na2CO3+3Cl2 = 5NaCl+NaClO3+3CO2 60℃ ClO4- NaCl (702b/371a)×100% 2 Cu(ClO4)2 2Cu O+7O2↑+2Cl2↑

【解析】

以食鹽為原料制備高氯酸銅[Cu(ClC4)2·6H2O)]，則生成產(chǎn)物為高氯酸鈉，電解氯化鈉溶液生成氫氧化鈉、氫氣和氯氣，“歧化反應(yīng)”時(shí)，高氯酸鈉與碳酸鈉溶液發(fā)生歧化反應(yīng)，生成的產(chǎn)物之一為氯酸鈉，同時(shí)生成二氧化碳?xì)怏w，通電電解，溶液其中氯酸根離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成高氯酸根離子，加入鹽酸，過濾除去氯化鈉晶體，得到60%以上的高氯酸，“反應(yīng)Ⅱ”階段，Cu2(OH)2CO3與HClO4反應(yīng)經(jīng)過一系列操作后得到藍(lán)色Cu(C1O4)2溶液，據(jù)此分析解答。

(1)根據(jù)上述分析可知，反應(yīng)Ⅰ為電解氯化鈉溶液生成氫氧化鈉、氫氣和氯氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaCl+2 H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑，反應(yīng)過程中需要防止氫氧根離子與氯氣反應(yīng)，所用的交換膜是陽離子交換膜，故答案為：2NaCl+2 H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑；陽離子交換膜；

(2)①“歧化反應(yīng)”是氯氣反應(yīng)生成氯化鈉和NaClO3，氯元素從0價(jià)目變?yōu)?/span>-1價(jià)和+5價(jià)，同時(shí)生成二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Na2CO3+3Cl2=5NaCl+NaClO3+3CO2，故答案為：3Na2CO3+3Cl2=5NaCl+NaClO3+3CO2；

②根據(jù)圖中信息可知，“歧化反應(yīng)”階段在60℃時(shí)，產(chǎn)率達(dá)最高80%，故答案為：60℃；

(3)通過電解，溶液中氯酸根離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)在陽極生成高氯酸根離子，“電解Ⅱ”的陽極氯離子失電子產(chǎn)物為ClO4-，故答案為：ClO4-；

(4)由上述分析可知，該流程中可循環(huán)利用的物質(zhì)是NaCl，故答案為：NaCl；

(5)根據(jù)流程圖，氯化鈉電解生成的氯氣與碳酸鈉生成氯酸鈉和氯化鈉，電解后氯酸鈉變成高氯酸鈉，加入鹽酸反應(yīng)生成高氯酸，最后與Cu2(OH)2CO3反應(yīng)生成Cu(ClO4)2·6H2O，假設(shè)起始是氯化鈉為6mol，則生成的氯氣為3mol，得到1mol氯酸鈉，根據(jù)氯元素守恒最終得到0.5molCu(ClO4)2·6H2O，因此產(chǎn)率=，故答案為：(702b/371a)×100%；

(6)A方式Cu(ClO4)2CuCl2+4O2↑中氧元素由-2價(jià)變?yōu)?/span>0價(jià)轉(zhuǎn)移電子為4×2×2=16，氯由+7價(jià)變?yōu)?/span>-1價(jià)，轉(zhuǎn)移電子為8×2=16，若4 mol高氯酸銅在該溫度下按A、B各占50%的方式完全分解，且A、B兩種方式轉(zhuǎn)移的電子數(shù)之比為8:7，則B方式可能氯由+7價(jià)變?yōu)?/span>0價(jià),轉(zhuǎn)移電子為7×2=14，氧元素由-2價(jià)變?yōu)?/span>0價(jià)轉(zhuǎn)移電子為3.5×2×2=14，綜合可知生成物為氧氣、氯氣和氧化銅，故反應(yīng)為2Cu(C1O4)22CuO+7O2↑+2C12↑，故答案為：2Cu(C1O4)22CuO+7O2↑+2C12↑。