Question

【題目】氯化亞銅是白色粉末，微溶于水，不溶于乙醇，在空氣中會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產率與混合液pH的關系圖如圖。

【已知：金屬離子濃度為1 mol·L-1時，Fe(OH)3開始沉淀和沉淀完全的pH分別為1.4和3.0，Cu(OH)2開始沉淀和沉淀完全的pH分別為4.2和6.7】

請回答下列問題：

（1）酸浸時發生反應的離子方程式是________；析出CuCl晶體時的最佳pH在_______左右。

（2）鐵粉、氯化鈉、硫酸銅在溶液中反應生成CuCl的離子反應方程式為________________。

（3）析出的CuCl晶體要立即用無水乙醇洗滌，在真空干燥機內于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）產品濾出時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，試寫出該反應的化學方程式：______________。為提高CuCl的產率，常在該反應體系中加入稀堿溶液，調節pH至3.5。這樣做的目的是_____________。

（6）工業上還可以采用以碳棒為電極電解CuCl2溶液得到CuCl。寫出電解CuCl2溶液中的陰極上發生的電極反應:___________。

Answer 1

【答案】 Cu(OH)2＋2H＋=Cu2＋＋2H2O 3 2Cu2＋＋2Cl－＋Fe=2CuCl↓＋Fe2＋ 加快乙醇和水的蒸發，防止CuCl被空氣氧化 Na2SO4和FeSO4 不同溫度下硫酸鈉和硫酸亞鐵的溶解度 2CuSO4＋Na2SO3＋2NaCl＋H2O=2CuCl↓＋2Na2SO4＋H2SO4 OH－中和了反應中的H＋，有利于平衡向右移動，提高CuCl的產率。但當OH－濃度過大時，Cu＋能與OH－結合，生成氫氧化亞銅，從而降低了CuCl的產率 Cu2＋＋Cl－＋e-=CuCl↓

【解析】(1)電鍍廢液加堿處理時生成的電鍍污泥中主要成分為Cu(OH)2和Fe(OH)3，在pH=4的條件下進行酸浸，又知Fe(OH)3開始沉淀和沉淀完全的pH分別為1.4和3.0，Cu(OH)2開始沉淀和沉淀完全的pH分別為4.2和6.7，所以酸浸時Fe(OH)3不會溶解，而Cu(OH)2則完全溶解，所以反應的離子方程式為Cu(OH)2＋2H＋=Cu2＋＋2H2O；根據圖象可知CuCl晶體析出產率最高時對應的pH在3左右。

(2)由轉化關系可知，反應物為鐵粉、氯化鈉、硫酸銅，生成物為CuCl，還有硫酸亞鐵和硫酸鈉，所以反應的離子方程式為2Cu2＋＋2Cl－＋Fe= 2CuCl↓＋Fe2＋ 。

(3)因為氯化亞銅在空氣中會被迅速氧化成綠色堿式鹽，所以要隔絕空氣進行真空干燥、密封包裝，在70℃下進行干燥，能夠加快乙醇和水分的蒸發。

(4)由(2)的分析可知，濾液的主要的成分為Na2SO4和FeSO4，要想從中分離出FeSO4，并析出FeSO4·7H2O晶體，一定要知道硫酸鈉和硫酸亞鐵在不同溫度下的溶解度，才能采取措施進行分離、結晶。

(5)若將鐵粉換成亞硫酸鈉，則反應方程式為2CuSO4＋Na2SO3＋2NaCl＋H2O= 2CuCl↓ ＋2Na2SO4＋H2SO4；根據反應方程式可知，在該反應體系中加入稀堿溶液，中和了反應生成的H2SO4，有利于平衡正向移動，提高CuCl的產率；同時調節pH為3.5，是為了防止OH－濃度過大，Cu＋與OH－結合生成氫氧化亞銅，降低CuCl的產率。

(6)工業上還可采用以碳棒為電極，電解CuCl2溶液得到CuCl，在陰極附近Cu2＋比H＋更容易得到電子，所以陰極上的反應為 Cu2＋＋ Cl－ ＋ e- =CuCl↓。