Question

14．氯化亞銅（CuCl）常用作有機(jī)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；在
空氣中迅速被氧化成綠色；見(jiàn)光則分解，變成褐色；下圖是工業(yè)上以制作印刷電路的廢液（含F(xiàn)e³⁺、Cu²⁺、
Fe²⁺、Cl^-）生產(chǎn)CuCl的流程如下：

根據(jù)以上信息回答下列問(wèn)題：
（1）該生產(chǎn)過(guò)程還可以與氯堿工業(yè)、硫酸工業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合，工業(yè)生產(chǎn)硫酸的方法名稱(chēng)是接觸室，現(xiàn)代氯堿工業(yè)的裝置名稱(chēng)是離子交換膜電解槽．
（2）寫(xiě)出生產(chǎn)過(guò)程中XFeYHCl （填化學(xué)式）
（3）寫(xiě)出產(chǎn)生CuCl的化學(xué)方程式CuCl₂+CuSO₄+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+2H₂SO₄．
（4）生產(chǎn)中為了提高CuCl產(chǎn)品的質(zhì)量，采用抽濾或者減壓過(guò)濾，法快速過(guò)濾，析出的CuCl晶體不用水而用無(wú)水乙醇洗滌的目的是減少CuCl的損失；生產(chǎn)過(guò)程中調(diào)節(jié)溶液的pH不能過(guò)大的原因是防止CuCl水解．
（5）在CuCl的生成過(guò)程中理論上不需要補(bǔ)充SO₂氣體，其理由是Cu+2 H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O反應(yīng)中生成的CuSO₄和 SO₂為1：1，CuCl₂+CuSO₄+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+2 H₂SO₄反應(yīng)中消耗CuSO₄和SO₂也為1﹕1，所以理論上不需要補(bǔ)充SO₂氣體．
（6）在CuCl的生成過(guò)程中除環(huán)境問(wèn)題、安全問(wèn)題外，還應(yīng)該注意的關(guān)鍵問(wèn)題是防止CuCl的氧化和見(jiàn)光分解．
（7）工業(yè)氯化亞銅的定量分析：
①稱(chēng)取樣品0.25g（稱(chēng)準(zhǔn)至0.0002g）置于預(yù)先放入玻璃珠50粒和10ml過(guò)量的FeCl₃溶液250ml錐形瓶中，不斷搖動(dòng)；玻璃珠的作用是加速固體的溶解．
②待樣品溶解后，加水50ml，鄰菲羅啉指示劑2滴；
③立即用0.10mol•L^-1硫酸鈰標(biāo)準(zhǔn)溶液滴至綠色出現(xiàn)為終點(diǎn)；同時(shí)做空白試驗(yàn)一次．已知：CuCl+FeCl₃═CuCl₂+FeCl₂   Fe²⁺+Ce⁴⁺═Fe³⁺+Ce³⁺如此再重復(fù)二次測(cè)得：

	1	2	3
空白實(shí)驗(yàn)消耗硫酸鈰標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積（ml）	0.75	0.50	0.80
0.25克樣品消耗硫酸鈰標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積（ml）	24.65	24.75	24.70

④數(shù)據(jù)處理：計(jì)算得該工業(yè)CuCl的純度為95%（平行實(shí)驗(yàn)結(jié)果相差不能超過(guò)0.3%）

Answer 1

分析 要利用制作印刷電路的廢液制備氯化亞銅，首先應(yīng)制備并分離出銅，向工業(yè)上以制作印刷電路的廢液（含F(xiàn)e³⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Cl^-）加入過(guò)量的鐵粉，三價(jià)鐵離子與鐵粉反應(yīng)轉(zhuǎn)化為二價(jià)鐵離子，銅離子與鐵反應(yīng)生成銅，然后過(guò)濾，濾渣為過(guò)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(guò)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，銅與氯氣反應(yīng)生成氯化銅，硫酸銅、二氧化硫、氯化銅反應(yīng)生成氯化亞銅；
（1）工業(yè)生產(chǎn)硫酸的方法為接觸法制硫酸，氯堿工業(yè)的裝置是離子交換膜電解槽；
（2）印刷電路的廢液（含F(xiàn)e³⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Cl^-）加入鐵，三價(jià)鐵離子能夠原鐵反應(yīng)生成二價(jià)鐵離子，銅離子能夠與鐵反應(yīng)生成銅；過(guò)濾后濾渣中含有銅和鐵，依據(jù)銅和鐵的活潑性，加入鹽酸分離二者；
（3）依據(jù)圖示可知：CuCl₂、CuSO₄、SO₂、H₂O反應(yīng)生成H₂SO₄、CuCl，依據(jù)得失電子守恒配平方程式；
（4）抽濾或者減壓過(guò)濾可以快速過(guò)濾，CuCl是一種白色粉末，微溶于水、不溶于乙醇及稀硫酸，乙醇洗滌可以減少CuCl的損失，生產(chǎn)過(guò)程中調(diào)節(jié)溶液的pH不能過(guò)大是防止其水解生成沉淀；
（5）依據(jù)圖示可知：銅與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫的物質(zhì)的量之比為1：1，而產(chǎn)生CuCl的化學(xué)方程式中硫酸銅、二氧化硫物質(zhì)的量之比恰好為：1：1；
（6）依據(jù)氯化亞銅具有還原性，易被氧化而變質(zhì)，具有見(jiàn)光分解的性質(zhì)解答；
（7）①玻璃珠在物質(zhì)溶解過(guò)程中可以加速固體的溶解；
④依據(jù)方程式中各反應(yīng)物量之間的關(guān)系計(jì)算CuCl的純度．

解答 解：向工業(yè)上以制作印刷電路的廢液（含F(xiàn)e³⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Cl^-）加入過(guò)量的鐵粉，三價(jià)鐵離子與鐵粉反應(yīng)轉(zhuǎn)化為二價(jià)鐵離子，銅離子與鐵反應(yīng)生成銅，然后過(guò)濾，濾渣為過(guò)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(guò)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，銅與氯氣反應(yīng)生成氯化銅，硫酸銅、二氧化硫、氯化銅反應(yīng)生成氯化亞銅；
（1）工業(yè)生產(chǎn)硫酸的方法名稱(chēng)是接觸室，氯堿工業(yè)的裝置是離子交換膜電解槽，
故答案為：接觸室；離子交換膜電解槽；
（2）印刷電路的廢液（含F(xiàn)e³⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Cl^-）加入鐵，三價(jià)鐵離子能夠原鐵反應(yīng)生成二價(jià)鐵離子，銅離子能夠與鐵反應(yīng)生成銅，過(guò)濾后濾渣中含有銅和鐵，加入鹽酸，鐵與鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵，銅與鹽酸不反應(yīng)，將銅分離出來(lái)，
故答案為：Fe；HCl；
（3）依據(jù)圖示可知：CuCl₂、CuSO₄、SO₂、H₂O反應(yīng)生成H₂SO₄、CuCl，產(chǎn)生CuCl的化學(xué)方程式依據(jù)得失電子守恒得到：CuCl₂+CuSO₄+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+2H₂SO₄，
故答案為：CuCl₂+CuSO₄+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+2H₂SO₄；
（4）生產(chǎn)中為了提高CuCl產(chǎn)品的質(zhì)量，采用抽濾或者減壓過(guò)濾法快速過(guò)濾，析出的CuCl晶體不用水而用無(wú)水乙醇洗滌的目的是減少CuCl的損失，生產(chǎn)過(guò)程中調(diào)節(jié)溶液的pH不能過(guò)大的原因是防止CuCl水解；
故答案為：抽濾或者減壓過(guò)濾；減少產(chǎn)品CuCl的損失；防止CuCl的水解；
（5）依據(jù)圖示可知：Cu+2 H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O反應(yīng)中生成的CuSO₄和 SO₂為1：1，CuCl₂+CuSO₄+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+2 H₂SO₄反應(yīng)中消耗CuSO₄和SO₂也為1﹕1，所以理論上不需要補(bǔ)充SO₂氣體，
故答案為：Cu+2 H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O反應(yīng)中生成的CuSO₄和 SO₂為1：1，CuCl₂+CuSO₄+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+2 H₂SO₄反應(yīng)中消耗CuSO₄和SO₂也為1﹕1，所以理論上不需要補(bǔ)充SO₂氣體；
（6）氯化亞銅具有還原性，易被氧化而變質(zhì)，具有見(jiàn)光分解，所以生產(chǎn)中應(yīng)防止CuCl的氧化和見(jiàn)光分解，減少產(chǎn)品CuCl的損失，
故答案為：防止CuCl的氧化和見(jiàn)光分解；
（7）①玻璃珠在物質(zhì)溶解過(guò)程中可以加速固體的溶解，故答案為：加速固體的溶解；
④根據(jù)題目中所給數(shù)據(jù)及平行實(shí)驗(yàn)結(jié)果相差不能超過(guò)0.3%，滴定0.25g樣品消耗硫酸鈰標(biāo)準(zhǔn)溶液的平均體積是23.9ml，結(jié)合方程式可知：CuCl+FeCl₃═CuCl₂+FeCl₂，CuCl的純度為23.9×10^-3L×0.1 mol•L^-1×99.5g•mol^-1/0.25g×100%=95%；
故答案為：95%．

點(diǎn)評(píng) 本題為工藝流程題，為高考熱點(diǎn)和難點(diǎn)，設(shè)計(jì)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，題目難度較大．