Question

氯化亞銅(CuCl)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Cu^2＋、Fe^3＋)中制備氯化亞銅的工藝流程圖如下：

[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]

(金屬離子含量與混合液pH、CuCl產率與混合液pH的關系圖)

請回答下列問題：

(1)酸浸時發(fā)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小時、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成分是________________，若想從濾液中獲取FeSO₄·7H₂O晶體，我們還需要知道的是_____________________。

(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(jié)pH至3.5。這樣做的目的是__________________________________________________________。

Answer 1

解析　(1)電鍍液中加入堿得到Fe(OH)₃和Cu(OH)₂沉淀，酸浸且控制溶液的pH≈4時，Cu(OH)₂溶解，即Cu(OH)₂＋2H^＋===Cu^2＋＋2H₂O，從圖中可以看出當pH＝3時，CuCl的產率最大，故析出CuCl時pH最好控制在3左右。(2)根據氧化還原反應中轉移電子數目相等可寫出該離子反應方程式：2Cu^2＋＋2Cl^－＋Fe===2CuCl↓＋Fe^2＋。(3)在70 ℃真空干燥便于加快乙醇和水的蒸發(fā)，密封包裝是防止CuCl被空氣氧化。(4)結合題中流程可確定所得濾液的主要成分是Na₂SO₄和FeSO₄，要從濾液中得到FeSO₄·7H₂O晶體，需知道不同溫度下Na₂SO₄和FeSO₄的溶解度，便于控制溫度使FeSO₄·7H₂O晶體析出。

答案　(1)Cu(OH)₂＋2H^＋===Cu^2＋＋2H₂O　3

(2)2Cu^2＋＋2Cl^－＋Fe===2CuCl↓＋Fe^2＋

(3)加快乙醇和水的蒸發(fā)，防止CuCl被空氣氧化

(4)Na₂SO₄和FeSO₄　不同溫度下硫酸鈉和硫酸亞鐵的溶解度

(5)2CuSO₄＋Na₂SO₃＋2NaCl＋H₂O===2CuCl↓＋2Na₂SO₄＋H₂SO₄　OH^－中和了反應中的H^＋，有利于反應向右進行，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