Question

14．以海綿銅（主要成分為銅和氧化銅）為原料，采用硝酸銨氧化分解技術(shù)生產(chǎn)氧化亞銅的工藝流程如下：

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）溶解時(shí)硫酸濃度一般控制在0.25mol•L^-1，配制1000mL此硫酸，需要質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%，密度為1.84g•cm^-3濃硫酸13.6mL．
（2）海綿銅中銅溶解時(shí)，只生成兩種鹽，該反應(yīng)的離子方程式為4Cu+NO₃^-+10H⁺=4Cu²⁺↓+NH₄⁺+3H₂O．
（3）溶解時(shí)需要控制溫度在60～70℃，原因是溫度低溶解速度慢、溫度過(guò)高銨鹽分解．
（4）水洗時(shí)，不能（填“能”或“不能”）用pH=2的硝酸代替pH=2的硫酸，理由是pH=2的硝酸會(huì)與產(chǎn)品CuCl發(fā)生反應(yīng)．
（5）還原、氧化過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為（NH₄）₂SO₃+2CuSO₄+2NH₄Cl+H₂O=2（NH₄）₂SO₄+2CuCl↓+H₂SO₄，亞硫酸銨要適當(dāng)過(guò)量，原因可能是提高Cu²⁺的還原速率，同時(shí)可以防止生成Cu⁺被空氣氧化（答一點(diǎn)即可）．

Answer 1

分析 酸性條件下硝酸根離子具有氧化性，可氧化海綿銅（主要成分是Cu和少量CuO）生成硫酸銅，過(guò)濾后在濾液中加入亞硫酸銨發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成CuCl，發(fā)生反應(yīng)：2Cu²⁺+SO₃^2-+2Cl^-+H₂O=2CuCl+SO₄^2-+2H⁺，得到的CuCl經(jīng)硫酸酸洗，水洗后再用乙醇洗滌，烘干得到氯化亞銅；
（1）根據(jù)c=$\frac{1000ρω}{M}$計(jì)算濃硫酸的物質(zhì)的量，再根據(jù)稀釋定律，稀釋前后溶質(zhì)物質(zhì)的量相等，進(jìn)而計(jì)算需要濃硫酸的體積；
（2）海綿銅加入硫酸酸化的硝酸銨，由于酸性條件下硝酸根離子具有強(qiáng)氧化性，可氧化Cu生成Cu²⁺，硝酸根離子可被還原生成銨根離子，只生成兩種鹽，根據(jù)電子得失守恒以及原子守恒來(lái)配平；
（3）由于酸性條件下硝酸根離子具有氧化性，可氧化Cu生成Cu²⁺，溶解溫度應(yīng)控制在60-70℃，原因是溫度低溶解速度慢，溫度過(guò)高銨鹽分解；
（4）硝酸具有強(qiáng)氧化性，能將CuCl氧化生成Cu²⁺；
（5）根據(jù)流程圖結(jié)合氧化還原反應(yīng)可知亞硫酸銨、氯化銨、硫酸銅和水反應(yīng)生成硫酸銨、氯化亞銅和硫酸；亞硫酸銨要適當(dāng)過(guò)量，可以提高Cu²⁺的還原速率，同時(shí)可以防止生成Cu⁺被空氣氧化生成Cu²⁺．

解答 解：酸性條件下硝酸根離子具有氧化性，可氧化海綿銅（主要成分是Cu和少量CuO）生成硫酸銅，過(guò)濾后在濾液中加入亞硫酸銨發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成CuCl，發(fā)生反應(yīng)：2Cu²⁺+SO₃^2-+2Cl^-+H₂O=2CuCl+SO₄^2-+2H⁺，得到的CuCl經(jīng)硫酸酸洗，水洗后再用乙醇洗滌，烘干得到氯化亞銅；
（1）濃硫酸的物質(zhì)的量濃度c=$\frac{1000ρω}{M}$=$\frac{1000×1.84×98%}{98}$mol/L=18.4mol/L，設(shè)需要濃硫酸的體積為V，根據(jù)稀釋定律，稀釋前后溶質(zhì)物質(zhì)的量相等，則：V×18.4mol/L=1000mL×0.25mol•L^-1；
解得：V=13.6mL；
故答案為：13.6；
（2）海綿銅加入硫酸酸化的硝酸銨，由于酸性條件下硝酸根離子具有強(qiáng)氧化性，可氧化Cu生成Cu²⁺，硝酸根離子可被還原生成銨根離子，反應(yīng)的離子方程式為：4Cu+NO₃^-+10H⁺=4Cu²⁺+NH₄⁺+3H₂O；
故答案為：4Cu+NO₃^-+10H⁺=4Cu²⁺+NH₄⁺+3H₂O；
（3）酸性條件下硝酸根離子具有氧化性，可氧化Cu生成Cu²⁺，溶解溫度應(yīng)控制在60-70℃，原因是溫度低溶解速度慢，溫度過(guò)高銨鹽分解；
故答案為：溫度低溶解速度慢、溫度過(guò)高銨鹽分解；
（4）硝酸具有強(qiáng)氧化性，能將產(chǎn)品CuCl氧化生成Cu²⁺，所以水洗時(shí)，不能用pH=2的硝酸代替pH=2的硫酸；
故答案為：不能；pH=2的硝酸會(huì)與產(chǎn)品CuCl發(fā)生反應(yīng)；
（5）由流程圖結(jié)合氧化還原反應(yīng)可知亞硫酸銨、氯化銨、硫酸銅和水反應(yīng)生成硫酸銨、氯化亞銅和硫酸；化學(xué)方程式為：（NH₄）₂SO₃+2CuSO₄+2NH₄Cl+H₂O=2（NH₄）₂SO₄+2CuCl↓+H₂SO₄，亞硫酸銨要適當(dāng)過(guò)量，可以提高Cu²⁺的還原速率，同時(shí)可以防止生成Cu⁺被空氣氧化；
故答案為：（NH₄）₂SO₃+2CuSO₄+2NH₄Cl+H₂O=2（NH₄）₂SO₄+2CuCl↓+H₂SO₄；提高Cu²⁺的還原速率，同時(shí)可以防止生成Cu⁺被空氣氧化．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查對(duì)工業(yè)流程的分析、物質(zhì)制備原理的分析判斷，試題難度較大，注意氧化還原反應(yīng)原理的運(yùn)用．