Question

【題目】氯化亞銅(CuCl)是微溶于水但不溶于乙醇的白色粉末，溶于濃鹽酸會(huì)生成HCuCl2，常用作催化劑。一種由海綿銅(Cu和少量CuO等)為原料制備CuCl的工藝流程如下：

(1)“溶解浸取”時(shí)，需將海綿銅粉碎成細(xì)顆粒，其目的是___________。

(2)“還原，氯化”時(shí)，Na2SO3和NaCl的用量對(duì)CuCl產(chǎn)率的影響如圖所示：

①CuSO4與Na2SO3、NaCl在溶液中反應(yīng)生成CuCl的離子方程式為___________。

②當(dāng)n(Na2SO3)/n(CuSO4)>1.33時(shí)，比值越大CuCl產(chǎn)率越小，其原因是___________。

③當(dāng)1.0<n(NaCl)/n(CuSO4)<1.5時(shí)，比值越大CuCl產(chǎn)率越大，其原因是___________。

(3)“粗產(chǎn)品”用pH=2的H2SO4水洗，若不慎用稀硝酸進(jìn)行稀釋，則對(duì)產(chǎn)品有何影響___________。

(4)用“醇洗”可快速去除濾渣表面的水，防止濾渣被空氣氧化為Cu2(OH)3Cl。CuCl被氧化為Cu2(OH)3Cl的化學(xué)方程式為______________________。

(5)某同學(xué)擬測(cè)定產(chǎn)品中氯化亞銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：準(zhǔn)確稱取制備的氯化亞銅產(chǎn)品1.600g，將其置于足量的FeCl3溶液中，待樣品全部溶解后，加入適量稀硫酸，用0.2000mol·L－1的KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定到終點(diǎn)，消耗KMnO4溶液15.00mL，反應(yīng)中MnO4－被還原為Mn2+，則產(chǎn)品中氯化亞銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為______________________。

Answer 1

【答案】增大固體與空氣的接觸面積，增大反應(yīng)速率，提高原料利用率 2Cu2++SO32-+2Cl－+H2O =2CuCl↓+SO42-+2H+ 隨著n(Na2SO3)/n(CuSO4) 不斷增大，溶液的堿性不斷增強(qiáng)，Cu2+及CuCl的水解程度增大 適當(dāng)增大c(Cl－)，有利于平衡Cu+(aq)+Cl－(aq)CuCl(s)向生成CuCl方向移動(dòng) CuCl的產(chǎn)率降低 4CuCl + O2 + 4H2O = 2Cu2(OH)3Cl + 2HCl 93.28%

【解析】

(1)從增大反應(yīng)物接觸面積角度分析。

(2) ①由已知的反應(yīng)物和部分生成物入手分析元素化合價(jià)的變化，確定是氧化還原反應(yīng)，再根據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律書(shū)寫(xiě)其離子方程式。②Na2SO3水解呈堿性：SO32-+H2OHSO3-+OH-，Cu2+水解呈酸性：Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+，溶液中Na2SO3濃度越大時(shí)，溶液堿性越強(qiáng)，對(duì)CuSO4水解的促進(jìn)作用就越強(qiáng)，由此分析解答。③從CuCl溶解平衡角度分析。

(3)稀硝酸具有強(qiáng)氧化性，能氧化CuCl，而使CuCl溶解。

(4)依題意CuCl作還原劑，O2作氧化劑，根據(jù)氫元素守恒知有水參加反應(yīng)，再根據(jù)電子得失守恒配平方程式。

(5)實(shí)驗(yàn)過(guò)程涉及的反應(yīng)依次為：CuCl+Fe3+=Cu2++Fe2++Cl-，5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O，由此得關(guān)系式5CuCl~5Fe2+~MnO4-。再根據(jù)關(guān)系式和測(cè)得的數(shù)值計(jì)算即可。

(1)將海綿銅粉碎成細(xì)顆粒是為了增大固體與空氣的接觸面積，增大反應(yīng)速率，提高原料利用率。

(2) ①CuSO4轉(zhuǎn)化為CuCl，表明+2價(jià)銅元素得電子，Cu2+是氧化劑，而SO32-具有較強(qiáng)還原性，故而SO32-失去電子生成SO42-，其離子方程式為2Cu2++SO32-+2Cl－+H2O =2CuCl↓+SO42-+2H+。②Na2SO3水解呈堿性：SO32-+H2OHSO3-+OH-，Cu2+水解呈酸性：Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+，溶液中Na2SO3濃度越大時(shí)，溶液堿性越強(qiáng)，對(duì)CuSO4水解的促進(jìn)作用就越大。所以n(Na2SO3)/n(CuSO4)比值越大CuCl產(chǎn)率越小的原因是：隨著n(Na2SO3)/n(CuSO4) 不斷增大，溶液的堿性不斷增強(qiáng)，Cu2+及CuCl的水解程度增大。③CuCl微溶于水，在水溶液中存在溶解平衡Cu+(aq)+Cl-(aq)CuCl(s)，所以n(NaCl)/n(CuSO4)比值越大CuCl產(chǎn)率越大的原因是：適當(dāng)增大c(Cl－)，有利于平衡Cu+(aq)+Cl－(aq)CuCl(s)向生成CuCl方向移動(dòng)。

(3)稀硝酸能夠氧化CuCl：3CuCl+4H++NO3-=3Cu2++NO↑+3Cl-+2H2O，所以若不慎用稀硝酸進(jìn)行稀釋，則CuCl的產(chǎn)率降低。

(4)2個(gè)CuCl被氧化為1個(gè)Cu2(OH)3C1失去2個(gè)電子，1個(gè)O2得到4個(gè)電子轉(zhuǎn)化為O2-，反應(yīng)物中應(yīng)該有H2O提供氫元素，所以其化學(xué)方程式為4CuCl + O2 + 4H2O = 2Cu2(OH)3Cl + 2HCl。

(5)氯化亞銅產(chǎn)品中加入足量的FeCl3溶液：CuCl+Fe3+=Cu2++Fe2++Cl-，再用KMnO/span>4酸性溶液滴定：5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O，得關(guān)系式5CuCl~5Fe2+~MnO4-。樣品中CuCl的物質(zhì)的量n(CuCl)=5·n(KMnO4)=5×0.2mol/L×0.015L=0.015mol，則產(chǎn)品中氯化亞銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)==93.28%。