Question

11．氯化亞銅（CuCl）廣泛應(yīng)用于化工、印染、電鍍等行業(yè)．CuCl難溶于醇和水，在潮濕空氣中易水解氧化，且在氯離子濃度較大的體系中存在CuCl+Cl^-?[CuCl₂]^-． 工業(yè)上用低品銅礦（主要含CuS、Cu₂S、FeO等）制備CuCl的一種工藝流程如圖1：

回答下面問(wèn)題：
（1）反應(yīng)I中被氧化的元素有S、Cu、Fe（填元素符號(hào)）
（2）濾渣II的成分主要為MnCO₃，寫出除Mn²⁺的離子方程式Mn²⁺+HCO₃^-+NH₃•H₂O═MnCO₃↓+NH₄⁺+H₂O．
（3）寫出反應(yīng)Ⅱ中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式SO₂+2Cu²⁺+2Cl^-+2H₂O═2CuCl↓+SO₄^2-+4H⁺．
（4）在進(jìn)行反應(yīng)Ⅱ時(shí)，通入的SO₂一般都要適當(dāng)過(guò)量，目的是將CuCl₂完全轉(zhuǎn)化為CuCl并防止CuCl的氧化．
（5）濾餅進(jìn)行醇洗的目的醇洗有利于加快除去CuCl表面水分，并防止其水解和氧化．
（6）在進(jìn)行反應(yīng)Ⅱ時(shí)，當(dāng)氯化鈉用量增加到一定程度后氯化亞銅的沉淀率減小，原因是增大氯離子濃度，CuCl+Cl^-?[CuCl₂]^-，平衡向右移動(dòng)，使生成的氯化亞銅又部分轉(zhuǎn)化為[CuCl₂]^-．
（7）Cu²⁺的沉淀率是指轉(zhuǎn)化為CuCl的n（Cu²⁺）占總的 n（Cu²⁺）的百分比．在一定條件下Cu²⁺沉淀率與沉淀前的Cl^-、Cu²⁺的物質(zhì)的量之比[n（Cl^-）：n（Cu²⁺）]的關(guān)系如圖2所示，CuCl+Cl^-?[CuCl₂]^-的平衡常數(shù)K=6.5×10^-2，則該條件下Cu²⁺的最大沉淀率為99.39%（保留兩位小數(shù)）．

Answer 1

分析 低品銅礦（主要含CuS、Cu₂S、FeO等）溶解于稀硫酸和二氧化錳的混合物得到硫酸鐵、硫酸銅、及其硫酸錳的混合溶液，滴加適量氨水沉淀溶液中鐵離子，過(guò)濾得到濾渣Ⅰ為氫氧化鐵，濾液中滴加氨水和碳酸氫銨溶液沉淀溶液中錳離子得到濾渣Ⅱ?yàn)镸nCO₃，濾液經(jīng)蒸氨過(guò)濾得到氧化銅，將氧化銅溶解于稀鹽酸得到氯化銅溶液，再加入NaCl溶液并通入SO₂氣體發(fā)生反應(yīng)Ⅱ得到CuCl沉淀，過(guò)濾、水洗、醇洗最后烘干得到CuCl，
（1）反應(yīng)Ⅰ中是CuS、Cu₂S、FeO等在酸性條件下被二氧化錳氧化，其中S、Cu、Fe元素分別被氧化為SO₄^2-、Cu²⁺、Fe³⁺；
（2）向含錳離子的溶液中滴加氨水和碳酸氫銨溶液沉淀溶液中錳離子得到濾渣Ⅱ?yàn)镸nCO₃；
（3）反應(yīng)Ⅱ是二氧化硫?qū)�銅離子還原生成CuCl，氧化產(chǎn)物為SO₄^2-；
（4）CuCl易被氧化，二氧化硫水溶液具有較強(qiáng)還原性分析；
（5）醇易揮發(fā)且CuCl不溶于醇，則用醇洗有利于加快除去CuCl表面水分丙防止其水解和氧化；
（6）CuCl在氯離子濃度較大的體系中存在CuCl+Cl^-?[CuCl₂]^-，增大氯離子濃度平衡正向進(jìn)行；
（7）設(shè)Cu²⁺的最大沉淀率為x，沉淀率降低前的Cl^-、Cu²⁺的物質(zhì)的量之比為1.1：1，設(shè)Cu²⁺為1mol，Cl^-離子為1.1mol，則生成的CuCl為xmol，剩余Cl^-物質(zhì)的量（1.1-x）mol，當(dāng)Cu²⁺為最大沉淀率時(shí)，溶液中Cl^-接近0.1mol，則生成的[CuCl₂]^-為（1.1-x-0.1）mol=（1-x）mol，平衡時(shí)Cl^-為0.1mol-（1-x）mol=（x-0.9）mol，根據(jù)平衡計(jì)算平衡常數(shù)K=$\frac{c（[CuC{l}_{2}]^{-}）}{c（C{l}^{-}）}$=$\frac{1-x}{x-0.9}$=6.5×10-2，計(jì)算得到x；

解答 解：低品銅礦（主要含CuS、Cu₂S、FeO等）溶解于稀硫酸和二氧化錳的混合物得到硫酸鐵、硫酸銅、及其硫酸錳的混合溶液，滴加適量氨水沉淀溶液中鐵離子，過(guò)濾得到濾渣Ⅰ為氫氧化鐵，濾液中滴加氨水和碳酸氫銨溶液沉淀溶液中錳離子得到濾渣Ⅱ?yàn)镸nCO₃，濾液經(jīng)蒸氨過(guò)濾得到氧化銅，將氧化銅溶解于稀鹽酸得到氯化銅溶液，再加入NaCl溶液并通入SO₂氣體發(fā)生反應(yīng)Ⅱ得到CuCl沉淀，過(guò)濾、水洗、醇洗最后烘干得到CuCl，
（1）反應(yīng)Ⅰ中是CuS、Cu₂S、FeO等在酸性條件下被二氧化錳氧化，其中S、Cu、Fe元素分別被氧化為SO₄^2-、Cu²⁺、Fe³⁺，反應(yīng)I中被氧化的元素有S、Cu、Fe，
故答案為：S、Cu、Fe；
（2）向含錳離子的溶液中滴加氨水和碳酸氫銨溶液沉淀溶液中錳離子得到濾渣Ⅱ?yàn)镸nCO₃，其反應(yīng)的離子方程式為：Mn²⁺+HCO₃^-+NH₃•H₂O═MnCO₃↓+NH₄⁺+H₂O；
故答案為：Mn²⁺+HCO₃^-+NH₃•H₂O═MnCO₃↓+NH₄⁺+H₂O；
（3）反應(yīng)Ⅱ是二氧化硫?qū)�銅離子還原生成CuCl，氧化產(chǎn)物為SO₄^2-，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：SO₂+2Cu²⁺+2Cl^-+2H₂O═2CuCl↓+SO₄^2-+4H⁺；
故答案為：SO₂+2Cu²⁺+2Cl^-+2H₂O═2CuCl↓+SO₄^2-+4H⁺；
（4）CuCl易被氧化，二氧化硫水溶液具有較強(qiáng)還原性，則在進(jìn)行反應(yīng)Ⅱ時(shí)，通入二氧化硫適當(dāng)過(guò)量，可以將CuCl₂完全轉(zhuǎn)化為CuCl并防止CuCl的氧化，
故答案為：將CuCl₂完全轉(zhuǎn)化為CuCl并防止CuCl的氧化；
（5）醇易揮發(fā)且CuCl不溶于醇，則用醇洗有利于加快除去CuCl表面水分丙防止其水解和氧化，
故答案為：醇洗有利于加快除去CuCl表面水分，并防止其水解和氧化；
（6）CuCl在氯離子濃度較大的體系中存在CuCl+Cl^-?[CuCl₂]^-，增大氯離子濃度，CuCl+Cl^-?[CuCl₂]^-，平衡向右移動(dòng)，使生成的氯化亞銅又部分轉(zhuǎn)化為[CuCl₂]^-，
故答案為：增大氯離子濃度，CuCl+Cl^-?[CuCl₂]^-，平衡向右移動(dòng)，使生成的氯化亞銅又部分轉(zhuǎn)化為[CuCl₂]^-；
（7）設(shè)Cu²⁺的最大沉淀率為x，沉淀率降低前的Cl^-、Cu²⁺的物質(zhì)的量之比為1.1：1，設(shè)Cu²⁺為1mol，Cl^-離子為1.1mol，則生成的CuCl為xmol，剩余Cl^-物質(zhì)的量（1.1-x）mol，當(dāng)Cu²⁺為最大沉淀率時(shí)，溶液中Cl^-接近0.1mol，則生成的[CuCl₂]^-為（1.1-x-0.1）mol=（1-x）mol，平衡時(shí)Cl^-為0.1mol-（1-x）mol=（x-0.9）mol，根據(jù)平衡計(jì)算平衡常數(shù)K=$\frac{c（[CuC{l}_{2}]^{-}）}{c（C{l}^{-}）}$=$\frac{1-x}{x-0.9}$=6.5×10-2，x=99.39%，
故答案為：99.39%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)分離提純、物質(zhì)性質(zhì)、離子發(fā)生的氧化還原反應(yīng)分析、離子方程式書寫、除雜試劑和產(chǎn)物的判斷、圖象變化實(shí)質(zhì)的理解應(yīng)用和計(jì)算分析．掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．