Question

【題目】CuCl常用作有機合成催化劑，實驗室以初級銅礦粉（主要成分為硫化亞銅（Cu2S）及少量Fe2O3等）為原料制備活性CuCl。實驗過程如下：

（資料）

①MnO2有較強的氧化性，能將金屬硫化物中的硫氧化為單質(zhì)硫；

②Cu(OH)2可溶于氨水形成深藍色硫酸四氨合銅[Cu(NH3)4SO4]溶液；

③[Cu(NH3)4SO4]常溫穩(wěn)定，在熱水中會分解生成NH3；

④CuCl在空氣中易被氧化。

（1）酸浸時，為了提高浸取率可采取的措施有______（任寫一點）； “酸浸”過程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)有：①Cu2S＋2MnO2＋4H2SO4＝2______＋2MnSO4＋S＋4H2O、②______。從后續(xù)生產(chǎn)的角度分析，酸浸時稀硫酸不宜過量太多的原因是______。

（2）除雜過程中加足量氨水的作用①使Fe3＋沉淀；②中和過量的硫酸；③______。

（3）①“分解”實驗條件及現(xiàn)象如下表所示。

	溫度／℃	壓強／kPa	時間／min	殘液顏色
A	110	101.3	60	淺藍色
B	100	74.6	40	很淺
C	90	60.0	30	無色透明

則“分解”實驗條件應(yīng)選______（填字母）。

②“分解”生成的NH3可以回收利用。在實驗室用如圖裝置來收集NH3，當集氣瓶收集滿NH3時觀察到的現(xiàn)象是______。

（4）請補充從“合成”所得混合物中得到CuCl的實驗操作步驟：過濾、洗滌、______。

A 真空干燥 B 在氬氣中干燥 C 在空氣中烘干

（5）若要制得99.5g CuCl，理論上至少需要硫化亞銅含量為60%的銅礦粉多少克______？（請寫出計算過程，結(jié)果保留到小數(shù)點后一位）

Answer 1

【答案】礦石粉碎或者適當升高溫度或者攪拌 CuSO4 Fe2O3+3H2SO4═Fe2(SO4)3+3H2O 避免除雜步驟中消耗更多的氨水和碳酸氫銨 使銅離子轉(zhuǎn)化為硫酸四氨合銅[Cu(NH3)4SO4]溶液 C 漏斗中的液面忽上忽下 AB 133.3g

【解析】

（1）酸浸時，由于是固體和液體反應(yīng)，為了提高浸取率，也就是反應(yīng)更徹底，可以采取增大反應(yīng)物接觸面積的方法比如礦石粉碎或者攪拌，同時由于溫度高一些反應(yīng)更快更徹底，所以可以適當提高反應(yīng)溫度，在實際操作中可以同時實施。所以可采取的措施有礦石粉碎或者適當升高溫度或者攪拌；①根據(jù)化學(xué)方程式Cu2S＋2MnO2＋4H2SO4＝2______＋2MnSO4＋S＋4H2O可知，反應(yīng)前銅原子數(shù)為2，硫原子數(shù)為5，錳原子數(shù)為2，氧原子數(shù)為20，氫原子數(shù)為8，反應(yīng)后硫原子數(shù)為3，錳原子數(shù)為2，氧原子數(shù)為12，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，在化學(xué)反應(yīng)是原子的數(shù)目和種類不變，空格處應(yīng)為CuSO4；②銅礦粉中含有氧化鐵，氧化鐵與硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Fe2O3+3H2SO4═Fe2(SO4)3+3H2O；從后續(xù)生產(chǎn)的角度分析，酸浸時稀硫酸不宜過量太多的原因是避免除雜步驟中消耗更多的氨水和碳酸氫銨；

（2）根據(jù)流程圖可知，除雜過程中加足量氨水的作用①使Fe3＋沉淀；②中和過量的硫酸；③使銅離子轉(zhuǎn)化為硫酸四氨合銅[Cu(NH3)4SO4]溶液；

（3）①根據(jù)分解條件及現(xiàn)象的表格可知，當溶液呈無色透明時，分解最完全，且用時最少，則“分解”實驗條件應(yīng)選C；

②在實驗室用來收集NH3，集氣瓶收集滿氨時，氨氣極易溶于水，使漏斗中氣壓減小，液面上升，上升后，漏斗與燒杯中液體分離，液面又下降，現(xiàn)象是漏斗中的液面忽上忽下；

（4）CuCl在空氣中易被氧化，從“合成”所得混合物中得到CuCl的實驗操作步驟：過濾、洗滌、真空干燥或在氬氣中干燥。故選AB；

（5）根據(jù)流程圖可知，硫化亞銅轉(zhuǎn)化為氯化亞銅過程中，銅元素的沒有轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)，根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，硫化亞銅中銅元素質(zhì)量等于氯化亞銅中的銅元素質(zhì)量。

設(shè)：若要制得99.5g CuCl，理論上至少需要硫化亞銅含量為60%的銅礦粉質(zhì)量為x。

x=133.3g。

答：若要制得99.5g CuCl，理論上至少需要硫化亞銅含量為60%的銅礦粉質(zhì)量133.3g。