Question

11．氯化銅是一種廣泛用于生產(chǎn)顏料、木材防腐劑等的化工產(chǎn)品．工業(yè)上用粗氧化銅（含F(xiàn)e₂O₃、FeO、Cu₂O以及少量不溶性雜質(zhì)）為原料制取氯化銅晶體（CuCl₂•2H₂O）的生產(chǎn)流程如圖1：

已知：Cu₂O在酸性環(huán)境中可以生成Cu²⁺和Cu
回答下列問題：．
（1）已知“浸渣”中不含銅單質(zhì)，寫出Cu₂O在“鹽酸浸出”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：Fe₂O₃+Cu₂O+8HCl=2CuCl₂+2FeCl₂+4H₂O
（2）“鹽酸浸出”中，銅的浸出率與浸出時間的關(guān)系如圖2所示．由圖可得出如下變化規(guī)律：
①隨著浸出時間（0-2h）的增加，Cu的浸出率相應(yīng)的增加
②浸出時間超過2h后，Cu的浸出率變化不明顯．
（3）“凈化除雜”需先加入ClO₂，其作用是（用離子方程式表示）5Fe²⁺+ClO₂+4H⁺=5Fe³⁺+Cl^-+2H₂O．然后再調(diào)節(jié)溶液的pH約為4，可選用的試劑是（填選項字母）BC．
A．CuSO₄     B．CuO    C．Cu₂（OH）₂CO₃ D．NH₃．H₂O
（4）“操作I”包含多步實驗基本操作，依次是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌和風(fēng)干等．工業(yè)上常采用無水乙醇代替水進行洗滌的主要原因是防止CuCl₂•xH₂O溶解，且乙醇易揮發(fā)．
（5）為了測定制得的氯化銅晶體（CuCl₂•xH₂O）中x值，稱取ag晶體，加入足量10%的氫氧化鈉溶液，過濾、洗滌后，用酒精燈加熱至質(zhì)量不再減輕為止，冷卻、稱量所得固體質(zhì)量為bg．計算得x=$\frac{80a-135b}{18b}$（用含a、b的代數(shù)式表示）．

Answer 1

分析 粗氧化銅（含F(xiàn)e₂O₃、FeO、Cu₂O以及少量不溶性雜質(zhì)）中加入稀鹽酸，已知“浸渣”中不含銅單質(zhì)，說明CuO、Fe₂O₃、FeO、Cu₂O和稀鹽酸反應(yīng)后的溶液中含有CuCl₂、FeCl₂，Cu₂O和稀鹽酸生成的Cu被鐵離子還原生成銅離子，“凈化除雜”需先加入ClO₂，二氧化氯具有強氧化性，能氧化亞鐵離子生成鐵離子，然后再調(diào)節(jié)溶液的pH約為4，調(diào)節(jié)溶液pH值時要消耗氫離子且不能引進新的雜質(zhì)，然后過濾得到濾渣氫氧化鐵，濾液中含有氯化銅，從濾液中通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾得到CuCl₂•xH₂O，
（1）Cu₂O在“鹽酸浸出”中和稀鹽酸、氧化鐵反應(yīng)生成氯化銅、氯化亞鐵和水；
（2）根據(jù)反應(yīng)時間與浸出率及曲線變化趨勢分析判斷；
（3）二氧化氯具有強氧化性，能氧化還原性離子；調(diào)節(jié)溶液pH值時加入的物質(zhì)能和氫離子反應(yīng)且不能引進新的雜質(zhì)；
（4）從溶液中獲取晶體采用蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾的方法；CuCl₂•xH₂O能溶于水不溶于乙醇，且乙醇易揮發(fā)；
（5）最終得到的固體是CuO，根據(jù)Cu原子守恒得關(guān)系式CuCl₂•xH₂O----CuO，根據(jù)關(guān)系式計算x值．

解答 解：粗氧化銅（含F(xiàn)e₂O₃、FeO、Cu₂O以及少量不溶性雜質(zhì)）中加入稀鹽酸，已知“浸渣”中不含銅單質(zhì)，說明CuO、Fe₂O₃、FeO、Cu₂O和稀鹽酸反應(yīng)后的溶液中含有CuCl₂、FeCl₂，Cu₂O和稀鹽酸生成的Cu被鐵離子還原生成銅離子，“凈化除雜”需先加入ClO₂，二氧化氯具有強氧化性，能氧化亞鐵離子生成鐵離子，然后再調(diào)節(jié)溶液的pH約為4，調(diào)節(jié)溶液pH值時要消耗氫離子且不能引進新的雜質(zhì)，然后過濾得到濾渣氫氧化鐵，濾液中含有氯化銅，從濾液中通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾得到CuCl₂•xH₂O，
（1）Cu₂O在“鹽酸浸出”中和稀鹽酸、氧化鐵反應(yīng)生成氯化銅、氯化亞鐵和水，反應(yīng)方程式為Fe₂O₃+Cu₂O+8HCl=2CuCl₂+2FeCl₂+4H₂O，
故答案為：Fe₂O₃+Cu₂O+8HCl=2CuCl₂+2FeCl₂+4H₂O；
（2）根據(jù)圖象知，隨著浸出時間（0-2h）的增加，Cu的浸出率相應(yīng)的增加；浸出時間超過2h后，Cu的浸出率變化不明顯，
故答案為：隨著浸出時間（0-2h）的增加，Cu的浸出率相應(yīng)的增加；浸出時間超過2h后，Cu的浸出率變化不明顯；
（3）二氧化氯具有強氧化性，能氧化還原性離子亞鐵離子，離子方程式為5Fe²⁺+ClO₂+4H⁺=5Fe³⁺+Cl^-+2H₂O；調(diào)節(jié)溶液pH值時加入的物質(zhì)能和氫離子反應(yīng)且不能引進新的雜質(zhì)，AD都引進雜質(zhì)，只有BC能和氫離子反應(yīng)且不引進雜質(zhì)，
故答案為：5Fe²⁺+ClO₂+4H⁺=5Fe³⁺+Cl^-+2H₂O；BC；
（4）從溶液中獲取晶體采用蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾的方法；CuCl₂•xH₂O能溶于水不溶于乙醇，且乙醇易揮發(fā)，所以用乙醇洗滌不用水洗滌，
故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾；防止CuCl₂•xH₂O溶解，且乙醇易揮發(fā)；
（5）最終得到的固體是CuO，根據(jù)Cu原子守恒得關(guān)系式CuCl₂•xH₂O----CuO，
CuCl₂•xH₂O----CuO
135+18x           80
ag                   bg
（135+18x）：80=ag：bg
x=$\frac{80a-135b}{18b}$，
故答案為：$\frac{80a-135b}{18b}$．

點評 本題考查物質(zhì)制備，為高頻考點，涉及方程式的計算、氧化還原反應(yīng)、除雜、分離提純等知識點，明確流程圖中發(fā)生的反應(yīng)及物質(zhì)性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，注意：除雜時不能引進新的雜質(zhì)，側(cè)重考查學(xué)生分析判斷及計算能力，題目難度不大．