Question

12．氯化亞銅（CuCl）是應用較廣泛的催化劑．工業(yè)上利用銅粉礦（主要成分為CuO、Cu₂S，雜質為Fe₂O₃、SiO₂）先制備純凈CuO，再利用CuO制備CuCl的流程如圖1所示：

已知：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．
（1）溶解銅粉礦涉及到反應：Cu₂S+2MnO₂+4H₂SO₄═2CuSO₄+2MnSO₄+4H₂O+S．該反應的還原產物為MnSO₄；若用稀硝酸代替MnO₂，也可以達到實驗目的，但反應產生的NO可能導致的環(huán)境問題是能形成酸雨等（答出一條即可）．
（2）上述流程中，在空氣中煅燒MnCO₃的化學方程式為2MnCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2MnO₂+2CO₂．
（3）上述流程中，可以循環(huán)使用的物質除NH₃、CO₂外，還有MnO₂（填化學式）．
（4）將CuO溶于硫酸，得到硫酸銅溶液，再加入NaCl和亞硫酸鈉，可得到CuCl沉淀．
①開始加入亞硫酸鈉時，溶液PH下降的原因：2Cu²⁺+SO₃^2-+2Cl^-+H₂O=2CuCl↓+SO₄^2-+2H⁺（用離子方程式表示）．
②已知溶液pH對CuCl產率的影響如圖2所示，據圖分析析出CuCl固體的最佳pH范圍是c（填序號）．
a.1～2  b.2～3  c.3～4  d.4～5
③析出的CuCl固體要立即用無水乙醇洗滌，然后真空干燥、冷卻，密封包裝．真空干燥，密封包裝的目的除加快乙醇和水蒸發(fā)外，還有CuCl在空氣中會被迅速氧化．
（5）準確稱取所制備的氯化亞銅樣品mg，將其置于過量的FeCl₃溶液中，待樣品完全溶解后，加入適量稀硫酸，用 amol•L^-1的K₂CrO₇溶液滴定至終點，消耗K₂Cr₂O₇溶液bmL，樣品中CuCl的質量分數為$\frac{59.7ab}{m}$%．（測定過程中發(fā)生的反應：CuCl+Fe³⁺═Fe²⁺+Cu²⁺+Cl^-；Cr₂O₇ ^2-+6Fe²⁺+14H⁺═7H₂O+2Cr³⁺+6Fe²⁺ ）

Answer 1

分析 銅粉礦（主要成分為CuO、Cu₂S，雜質為Fe₂O₃、SiO₂）中加入二氧化錳和硫酸，過濾后得到溶液Ⅰ為CuSO₄、Fe₂（SO₄）₃、MnSO₄的混合溶液，以及S、SiO₂濾渣，溶液Ⅰ中加氨水調節(jié)pH值，除去鐵離子，得溶液Ⅱ，在溶液Ⅱ中再加碳酸銨和氨水，得碳酸錳沉淀，和Cu（NH₃）₂CO₃溶液，Cu（NH₃）₂CO₃加熱分解得氨氣、二氧化碳及氧化銅固體，再利用CuO制備CuCl，
（1）根據元素化合價的變化判斷反應的還原產物，NO為有毒氣體，能形成酸雨等；
（2）在空氣中煅燒MnCO₃，MnCO₃被氧化成MnO₂，根據電荷守恒和元素守恒寫出化學方程式；
（3）根據上述流程分析可知，可以循環(huán)使用的物質除NH₃、CO₂、MnO₂；
（4）①硫酸銅溶液，再加入NaCl和亞硫酸鈉，發(fā)生氧化還原反應，反應中有氫離子產生，根據電荷守恒和元素守恒可寫出離子方程式；
②根據圖，pH為3～4時CuCl產率最高；
③CuCl在空氣中會被迅速氧化；
（5）根據反應：CuCl+Fe³⁺═Fe²⁺+Cu²⁺+Cl^-；Cr₂O₇ ^2-+6Fe²⁺+14H⁺═7H₂O+2Cr³⁺+6Fe³⁺，可得關系式6CuCl～6Fe²⁺～Cr₂O₇ ^2-，K₂Cr₂O₇的物質的量計算出CuCl的質量，根據CuCl的質量分數=$\frac{CuCl的質量}{樣品的質量}$×100%計算；

解答 解：銅粉礦（主要成分為CuO、Cu₂S，雜質為Fe₂O₃、SiO₂）中加入二氧化錳和硫酸，過濾后得到溶液Ⅰ為CuSO₄、Fe₂（SO₄）₃、MnSO₄的混合溶液，以及S、SiO₂濾渣，溶液Ⅰ中加氨水調節(jié)pH值，除去鐵離子，得溶液Ⅱ，在溶液Ⅱ中再加碳酸銨和氨水，得碳酸錳沉淀，和Cu（NH₃）₂CO₃溶液，Cu（NH₃）₂CO₃加熱分解得氨氣、二氧化碳及氧化銅固體，再利用CuO制備CuCl，
（1）在反應Cu₂S+2MnO₂+4H₂SO₄═2CuSO₄+2MnSO₄+4H₂O+S中，MnO₂中錳元素從+4價降為+2價，所以還原產物為MnSO₄，NO為有毒氣體，能形成酸雨等，
故答案為：MnSO₄；能形成酸雨等；
（2）在空氣中煅燒MnCO₃，MnCO₃被氧化成MnO₂，反應的化學方程式為2MnCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2MnO₂+2CO₂，
故答案為：2MnCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2MnO₂+2CO₂；
（3）根據上述流程分析可知，可以循環(huán)使用的物質除NH₃、CO₂、MnO₂，
故答案為：MnO₂；
（4）①硫酸銅溶液，再加入NaCl和亞硫酸鈉，發(fā)生氧化還原反應，反應中有氫離子產生，反應的離子方程式為2Cu²⁺+SO₃^2-+2Cl^-+H₂O=2CuCl↓+SO₄^2-+2H⁺，
故答案為：2Cu²⁺+SO₃^2-+2Cl^-+H₂O=2CuCl↓+SO₄^2-+2H⁺；
②根據圖，pH為3～4時CuCl產率最高，
故選c；
③因為CuCl在空氣中會被迅速氧化，所以要真空干燥，密封包裝，
故答案為：CuCl在空氣中會被迅速氧化；
（5）根據反應：CuCl+Fe³⁺═Fe²⁺+Cu²⁺+Cl^-；Cr₂O₇ ^2-+6Fe²⁺+14H⁺═7H₂O+2Cr³⁺+6Fe³⁺，可得關系式6CuCl～6Fe²⁺～Cr₂O₇ ^2-，反應中K₂Cr₂O₇的物質的量為ab×10^-3mol，所以CuCl的質量為，根據CuCl的質量分數=$\frac{CuCl的質量}{樣品的質量}$×100%=$\frac{6ab×1{0}^{-3}×99.5}{m}$×100%=$\frac{59.7ab}{m}$%，
故答案為：$\frac{59.7ab}{m}$%．

點評 本題考查了物質分離提純的方法和流程分析應用，側重于學生的分析能力和實驗能力的考查，解答該類題目，注意把握實驗原理和操作流程的目的，主要是物質性質的理解，題目難度中等．