Question

【題目】銅及其化合物應用廣泛。

Ⅰ.氯化亞銅(CuCl)廣泛用于化工、印染、有機合成等行業。以海綿銅（主要成分是Cu和少量CuO）為原料，采用硝酸銨氧化分解技術生產氯化亞銅的工藝過程如下：

已知：CuCl難溶于醇和水，可溶于氯離子濃度較大的體系，在潮濕空氣中易氧化。

回答下列問題：

（1）步驟①中N元素被還原為最低價，則Cu溶解的離子方程式為________。

（2）步驟③中 (NH4)2SO3要適當過量，目的是使Cu2+充分還原速率和________，其主要反應的離子方程式為_________。已知NH4Cl、Cu2＋的物質的量之比［n( NH4Cl )/n(Cu2+)］與Cu2+沉淀率的關系如右圖所示，當氯化銨用量增加到一定程度后Cu2＋的沉淀率減少，原因是________。

Ⅱ.以氧缺位鐵酸銅（CuFe2O4-x）作催化劑，可利用太陽能熱化學循環法分解H2O制H2，其物質轉化如圖甲所示。

①氧缺位鐵酸銅(CuFe2O4-x)與水反應的化學方程式為________。

②若x=0.15，則1 mol CuFe2O4參與該循環過程理論上一次能制得標準狀況下的H2體積為________L。（標準狀況下）

③CuFe2O4可用電化學方法得到，其原理如圖乙所示，則陽極的電極反應式為__________。

Answer 1

【答案】 4Cu+NO3- +10H+ = 4Cu2+ + NH4++3H2O 防止CuCl被空氣氧化 2Cu2+ + SO32- + 2Cl-+ H2O = 2CuCl↓+ SO42-+ 2H+ 生成的氯化亞銅又溶解于氯化銨溶液中 CuFe2O4-x+xH2O= CuFe2O4+xH2 3.36 Cu+2Fe+4O2—8e-=CuFe2O4

【解析】Ⅰ.（1）步驟①中N元素被還原為最低價即-3價，則Cu溶解的離子方程式為4Cu+NO3- +10H+ = 4Cu2+ + NH4++3H2O；化學方程式為4Cu+NH4NO3 +5H2SO4= 4CuSO4 + (NH4)2SO4+3H2O；（2）步驟③中 (NH4)2SO3要適當過量，目的是保證使Cu2+充分還原的速率；防止CuCl被空氣氧化；主要反應是銅離子與亞硫酸銨發生氧化還原反應生成CuCl，其離子方程式為2Cu2+ + SO32- + 2Cl-+ H2O = 2CuCl↓+ SO42-+ 2H+；當氯化銨用量增加到一定程度后Cu2＋的沉淀率減少，原因是生成的氯化亞銅又溶解于氯化銨溶液中。

Ⅱ. ①根據圖中信息可知，氧缺位鐵酸銅(CuFe2O4-x)與水反應生成CuFe2O4和氫氣，其化學方程式為：CuFe2O4-x+xH2O= CuFe2O4+xH2；②根據化學方程式CuFe2O4-x+xH2O= CuFe2O4+xH2，若x=0.15，則1 mol CuFe2O4參與該循環過程理論上一次能制得標準狀況下的H2體積為0.15mol×22.4L/mol=3.36L；③根據電化學方法制得CuFe2O4的原理圖可知，陽極銅鐵合金熔融狀態下失去電子與氧離子反應，電極反應式為：Cu+2Fe+4O2- -8e-=CuFe2O4。