Question

【題目】氯化亞銅(CuCl)常用作有機(jī)合成工業(yè)中的催化劑，在空氣中迅速被氧化成綠色；見(jiàn)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(含Fe3＋、Cu2＋、Fe2＋、Cl－)生產(chǎn)CuCl的流程：

根據(jù)以上信息回答下列問(wèn)題：

(1)生產(chǎn)過(guò)程中X的化學(xué)式為________。

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

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

實(shí)際生產(chǎn)中SO2要適當(dāng)過(guò)量，原因可能是_______________________________(答一點(diǎn)即可)。

(4)實(shí)驗(yàn)探究pH對(duì)CuCl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為________，當(dāng)pH較大時(shí)CuCl產(chǎn)率變低，原因是________________________________________________________________________。調(diào)節(jié)pH時(shí)，________(填“能”或“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(guò)量的FeCl3溶液于錐形瓶中，充分溶解。

②用0.10 mol·L－1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(shí)驗(yàn)結(jié)果如下(平行實(shí)驗(yàn)結(jié)果相差不能超過(guò)1%)：

平行實(shí)驗(yàn)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)。

Answer 1

【答案】Fe CuCl2＋CuSO4＋SO2＋2H2O===2CuCl↓＋2H2SO4 Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O，反應(yīng)中生成的CuSO4和SO2為1∶1，生產(chǎn)CuCl的過(guò)程中消耗CuSO4和SO2的物質(zhì)的量之比也為1∶1，所以理論上不需要補(bǔ)充SO2氣體 提高Cu2＋的還原速率，同時(shí)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(huì)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(guò)量的鐵粉，三價(jià)鐵離子與鐵粉反應(yīng)轉(zhuǎn)化為二價(jià)鐵離子，銅離子與鐵反應(yīng)生成銅，然后過(guò)濾，濾渣為過(guò)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(guò)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(jià)鐵離子能夠原鐵反應(yīng)生成二價(jià)鐵離子，銅離子能夠與鐵反應(yīng)生成銅，過(guò)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(lái)，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(bǔ)充SO2氣體；SO2適當(dāng)過(guò)量，可以提高Cu2＋的還原速率，同時(shí)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(bǔ)充SO2氣體；提高Cu2＋的還原速率，同時(shí)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(shí)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(shí)，不能用具有強(qiáng)氧化性的硝酸替代硫酸，因?yàn)橄跛釙?huì)將CuCl氧化，故答案為：2；pH較大時(shí)，Cu2+水解程度增大，反應(yīng)生成CuCl減少，產(chǎn)率減小；硝酸會(huì)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(shí)驗(yàn)結(jié)果相差不能超過(guò)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%。