Question

【化學—選修2化學與技術】(15分）

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(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 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(jié)pH至3.5。這樣做的目的是_____________。

Answer 1

（1）Cu(OH)2+2H+=Cu2++2H2O(2分) ；3(1分) （2）2Cu2++2Cl-+Fe=2CuCl↓+Fe2+(2分)

（3）加快乙醇和水的蒸發(fā)，防止CuCl被空氣氧化 (2分)

（4）Na2SO4和FeSO4 (2分) 不同溫度下硫酸鈉和硫酸亞鐵的溶解度(2分)

（5）2CuSO4+ Na2SO3+2NaCl+ H2O=2CuCl↓+2 Na2SO4+ H2SO4(2分)

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。(2分)

【解析】

試題分析：（1）加入堿液后鐵離子和銅離子分別轉化為氫氧化銅和氫氧化鐵沉淀，由于酸浸時pH＝4，而在pH＝3時鐵離子就已經完全沉淀，所以酸浸時主要是氫氧化銅溶解，發(fā)生反應的離子方程式是Cu(OH)2+2H+=Cu2++2H2O；根據圖像可判斷，氯化亞銅的產率最高時對應的pH值大約是3，所以析出CuCl晶體時的最佳pH在3左右。

（2）鐵粉、氯化鈉、硫酸銅在溶液中反應生成CuCl，根據原子守恒和元素化合價變化可知反應中還有硫酸亞鐵和硫酸鈉生成，則反應的離子反應方程式為2Cu2++2Cl-+Fe=2CuCl↓+Fe2+。

（3）由于氯化亞銅微溶于水，不溶于乙醇，在空氣中會被迅速氧化成綠色堿式鹽，所以70℃真空干燥、密封包裝的目的是加快乙醇和水的蒸發(fā)，防止CuCl被空氣氧化。

（4）根據（2）中分析可知產品濾出時所得濾液的主要分成是Na2SO4和FeSO4。由于硫酸鈉和硫酸亞鐵均是溶于水水的，所以若想從濾液中獲取FeSO4·7H2O晶體，還需要知道的是不同溫度下硫酸鈉和硫酸亞鐵的溶解度。

（5）若將鐵粉換成亞硫酸鈉也可得到氯化亞銅，則亞硫酸鈉被還原為硫酸鈉，該反應的化學方程式為2CuSO4+ Na2SO3+2NaCl+ H2O=2CuCl↓+2 Na2SO4+ H2SO4。在該反應體系中加入稀堿溶液，中和了反應中的H+，有利于平衡向右移動，提高CuCl的產率。但又因為當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，所以需要調節(jié)pH至3.5。

考點：考查物質制備實驗方案設計與探究