Question

17．氯化亞銅（CuCl）常用作有機合成工業(yè)中的催化劑，是一種白色粉末；微溶于水、不溶于乙醇及稀硫酸．工業(yè)上采用如下工藝流程，從某酸性廢液（主要含Cu²⁺、Fe³⁺、H⁺、Cl^-）中制備氯化亞銅文字．

請回答下列問題：
（1）寫出步驟①中發(fā)生的兩個主要反應(yīng)的離子方程式：Cu²⁺+Fe=Cu+Fe²⁺、Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺或Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑．
（2）步驟②的操作名稱是：過濾、洗滌．
（3）步驟④中所加物質(zhì)X為：CuO或Cu（OH）₂或CuCO₃等．
（4）步驟⑤的操作是：在HCl氣流中蒸發(fā)結(jié)晶．
（5）步驟⑥應(yīng)調(diào)節(jié)溶液pH呈酸性，且用乙醇洗滌CuCl晶體，目的是：減少CuCl的損失．
（6）在CuCl的生成過程中，可以循環(huán)利用的物質(zhì)是硫酸，理論上否（填“是”或“否”）需要補充（不考慮調(diào)節(jié)等消耗）；理由是Cu與濃硫酸反應(yīng)生成CuSO₄和SO₂的物質(zhì)的量為1：1，而生產(chǎn)CuCl的過程中消耗CuSO₄和SO₂的物質(zhì)的量也為1﹕1，所以理論上不需要補充H₂SO₄．
（7）工業(yè)上還可以采用以碳棒為電極電解CuCl₂溶液得到CuCl．寫出電解CuCl₂溶液中的陰極上發(fā)生的電極反應(yīng)Cu²⁺+Cl^-+e^-=CuCl↓．

Answer 1

分析 從某酸性廢液（主要含Cu²⁺、Fe³⁺、H⁺、Cl^-）中制備氯化亞銅，向工業(yè)上以某酸性廢液（含Cu²⁺、Fe³⁺、H⁺、Cl^-）加入過量的鐵粉，三價鐵離子與鐵粉反應(yīng)轉(zhuǎn)化為二價鐵離子，銅離子與鐵反應(yīng)生成銅，然后過濾，濾渣為過量的鐵和生成的銅，依據(jù)銅與鐵活潑性，將濾渣溶于鹽酸，銅與鹽酸不反應(yīng)，過濾得到濾渣即為銅，然后銅與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸銅和二氧化硫，酸性廢液調(diào)節(jié)pH值使鐵離子沉淀，過濾得氯化銅溶液，氯化銅、硫酸銅、二氧化硫反應(yīng)生成氯化亞銅和硫酸，硫酸可以再循環(huán)利用，
（1）步驟①中鐵能與銅離子及鐵離子反應(yīng)生成銅和亞鐵離子等，同時鐵也與酸性廢液中的酸反應(yīng)生成氫氣；
（2）步驟②中從溶液中分離出固體物質(zhì)過量的鐵和生成的銅，據(jù)此答題；
（3）步驟④中為調(diào)節(jié)溶液的pH值，要能與酸反應(yīng)同時不引入新的雜質(zhì)，據(jù)此確定所加物質(zhì)X；
（4）步驟⑤的操作是從氯化銅溶液中獲得氯化銅晶體，要防止銅離子水解；
（5）CuCl微溶于水、不溶于乙醇及稀硫酸，所以要用乙醇洗滌CuCl晶體；
（6）根據(jù)流程分析可知，硫酸可以循環(huán)利用，根據(jù)反應(yīng)中硫元素守恒判斷是否需要補充硫酸；
（7）電解CuCl₂溶液，陰極上是銅離子得電子生成亞銅離子，亞銅離子結(jié)合氯離子生成氯化亞銅沉淀．

解答 解：從某酸性廢液（主要含Cu²⁺、Fe³⁺、H⁺、Cl^-）中制備氯化亞銅，向工業(yè)上以某酸性廢液（含Cu²⁺、Fe³⁺、H⁺、Cl^-）加入過量的鐵粉，三價鐵離子與鐵粉反應(yīng)轉(zhuǎn)化為二價鐵離子，銅離子與鐵反應(yīng)生成銅，然后過濾，濾渣為過量的鐵和生成的銅，依據(jù)銅與鐵活潑性，將濾渣溶于鹽酸，銅與鹽酸不反應(yīng)，過濾得到濾渣即為銅，然后銅與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸銅和二氧化硫，酸性廢液調(diào)節(jié)pH值使鐵離子沉淀，過濾得氯化銅溶液，氯化銅、硫酸銅、二氧化硫反應(yīng)生成氯化亞銅和硫酸，硫酸可以再循環(huán)利用，
（1）步驟①中鐵能與銅離子及鐵離子反應(yīng)生成銅和亞鐵離子等，同時鐵也與酸性廢液中的酸反應(yīng)生成氫氣，涉及的離子方程式為Cu²⁺+Fe=Cu+Fe²⁺、Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺、Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，
故答案為：Cu²⁺+Fe=Cu+Fe²⁺、Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺或Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑；
（2）步驟②中從溶液中分離出固體物質(zhì)過量的鐵和生成的銅，所以步驟②的操作名稱是過濾、洗滌，
故答案為：過濾、洗滌；
（3）步驟④中為調(diào)節(jié)溶液的pH值，要能與酸反應(yīng)同時不引入新的雜質(zhì)，所以物質(zhì)X為CuO或Cu （OH）₂或CuCO₃等，
故答案為：CuO或Cu （OH）₂或CuCO₃等；
（4）步驟⑤的操作是從氯化銅溶液中獲得氯化銅晶體，要防止銅離子水解，所以步驟⑤的操作是在HCl氣流中蒸發(fā)結(jié)晶，
故答案為：在HCl氣流中蒸發(fā)結(jié)晶；
（5）CuCl微溶于水、不溶于乙醇及稀硫酸，所以要用乙醇洗滌CuCl晶體，減少CuCl的損失，
故答案為：減少CuCl的損失；
（6）根據(jù)流程分析可知，硫酸可以循環(huán)利用，Cu與濃硫酸反應(yīng)生成CuSO₄和 SO₂的物質(zhì)的量為1：1，而生產(chǎn)CuCl的過程中消耗CuSO₄和SO₂的物質(zhì)的量也為1﹕1，所以理論上不需要補充H₂SO₄，
故答案為：硫酸；否；Cu與濃硫酸反應(yīng)生成CuSO₄和 SO₂的物質(zhì)的量為1：1，而生產(chǎn)CuCl的過程中消耗CuSO₄和SO₂的物質(zhì)的量也為1﹕1，所以理論上不需要補充H₂SO₄；
（7）電解CuCl₂溶液，陰極上是銅離子得電子生成亞銅離子，亞銅離子結(jié)合氯離子生成氯化亞銅沉淀，電極反應(yīng)式為 Cu²⁺+Cl^-+e^-=CuCl↓，
故答案為：Cu²⁺+Cl^-+e^-=CuCl↓．

點評 本題考查了CuCl的生產(chǎn)工藝流程，為高考熱點和難點，涉及物質(zhì)的分離、物質(zhì)的制備，明確物質(zhì)的性質(zhì)是解題關(guān)鍵，注意物質(zhì)性質(zhì)的理解應(yīng)用，題目難度中等．