Question

3．CuCl是白色粉末，不溶于水、乙醇及稀硫酸，熔点422℃，沸点1366℃，在空气中迅速被氧化成绿色，常用作有机合成工业中的催化剂，并用于颜料、防腐等工业．工业上由废铜料（含Fe、Al及其化合物、SiO₂杂质），生产CuCl的工艺流程如图：

物质	开始沉淀pH	沉淀完全pH
Fe（OH）3	2.2	3.2
Cu（OH）2	5.6	6.7
Al（OH）3	3.7	4.7
Fe（OH）2	7.6	9.6

已知：CuCl溶于NaCl的浓溶液可生成CuCl₂^-，CuCl₂^-的溶液用水稀释后可生成CuCl沉淀．
（1）酸浸液中加入足量H₂O₂的主要目的是将Fe²⁺完全氧化为Fe³⁺，便于转化为Fe（OH）₃沉淀除去．
（2）滤渣I的主要成分是SiO₂．
（3）操作I调节溶液的pH范围为4.7≤pH≤5.6，加入的物质X可以是ABCD．
A．CuO         B．Cu（OH）₂ C．NaOH溶液         D．Cu₂（OH）₂CO E．Cu
（4）往滤液 II中加入食盐并通入SO₂可生成CuCl₂^-，请写出反应的离子方程式2H₂O+2Cu²⁺+SO₂+4Cl^-=2CuCl₂^-+SO₄^2-+4H⁺．
（5）过滤得到CuCl沉淀，用无水乙醇洗涤沉淀，在真空干燥机内于70℃干燥2小时，冷却，密封包装即得产品．于70℃真空干燥的目的是：加快乙醇和水的蒸发，防止CuCl被空气氧化．
（6）氯化亚铜的定量分析：
①称取样品0.25g置于预先放入玻璃珠50粒和10mL过量的FeCl₃溶液250mL锥形瓶中，不断摇动：玻璃珠的作用是加速样品的溶解．
②待样品溶解后，加水50mL，并加入邻菲罗啉指示剂2滴：
③立即用0.10mol•L^-1硫酸铈标准溶液滴至终点：同时做空白实验一次．
己知：上述过程发生的反应①CuCl+FeCl₃═CuCl₂+FeCl₂③Fe²⁺+Ce⁴⁺═Fe³⁺+Ce³⁺
如此再重复二次测得：

	1	2	3
空白实验消耗硫酸铈标准溶液的体积（mL）	0.75	0.50	0.80
0.25g样品消耗硫酸铈标准溶液的体积（mL）	24.75	24.85	24.80

④数据处理：计算得CuCl的纯度为95.52%．（平行实验结果相差不能超过0.3%）
（说明：空白实验是在不加样品的情况下，用测定样品相同的方法、步骤进行定量分析，把所得结果作为空白值，从样品的分析结果中扣除．这样可以消除由于试剂不纯或试剂干扰等所造成的系统误差．）

Answer 1

分析 废铜料（含Fe、Al及其化合物、SiO₂杂质），生产CuCl：煅烧废铜料，将铜转化为溶于酸的氧化物，再加入过氧化氢和稀硫酸，二氧化硅不溶，金属离子进入溶液，过滤，则滤渣Ⅰ为二氧化硅，滤液Ⅰ为铁离子、铝离子、铜离子的溶液，向滤液中加入X得到沉淀，应为将铁离子、铝离子除杂，故X可为CuO、Cu（OH）₂、Cu₂（OH）₂CO₃、Cu，调节pH4.7～5.6，沉淀铁离子、铝离子，滤渣Ⅱ为氢氧化铁、氢氧化铝，滤液Ⅱ为铜离子的溶液，加入食盐并通入SO₂发生反应：2H₂O+2Cu²⁺+SO₂+4Cl^-=2CuCl₂^-+SO₄^2-+4H⁺，生成CuCl₂^-，CuCl₂^-的溶液用水稀释后可生成CuCl沉淀，过滤、洗涤、干燥得到产品，据此分析；
（6））①玻璃珠的作用是使反应物混合均匀，急速样品溶解；
④依据方程式中各反应物量之间的关系计算CuCl的纯度．

解答 解：（1）酸浸液中加入足量H₂O₂的主要目的是将Fe²⁺完全氧化为Fe³⁺，便于转化为Fe（OH）₃沉淀除去；
故答案为：将Fe²⁺完全氧化为Fe³⁺，便于转化为Fe（OH）₃沉淀除去；
（2）二氧化硅不溶于酸，故滤渣Ⅰ为二氧化硅；
故答案为：SiO₂；
（3）操作I调节溶液的pH目的是将铁离子、铝离子除去，而不能使铜离子沉淀，由表可知pH范围为：4.7≤pH≤5.6；X调节pH，为了不引入新的杂质，X可用CuO、Cu（OH）₂、Cu₂（OH）₂CO₃、Cu；
故答案为：4.7≤pH≤5.6；ABCD；
（4）往滤液II为铜离子的溶液，加入食盐并通入SO₂可生成CuCl₂^-，铜元素化合价降低，则硫元素化合价升高为硫酸根离子，故离子方程式为：2H₂O+2Cu²⁺+SO₂+4Cl^-=2CuCl₂^-+SO₄^2-+4H⁺；
故答案为：2H₂O+2Cu²⁺+SO₂+4Cl^-=2CuCl₂^-+SO₄^2-+4H⁺；
（5）乙醇易挥发，CuCl易被氧化，于70℃真空干燥的目的是加快乙醇和水的蒸发，防止CuCl被空气氧化；
故答案为：加快乙醇和水的蒸发，防止CuCl被空气氧化；
（6）①玻璃珠的作用是使反应物混合均匀，急速样品溶解；
故答案为：加速样品的溶解；
 ④根据题目中所给数据及平行实验结果相差不能超过0.3%，第二组实验数据舍去，滴定0.25g样品消耗硫酸铈标准溶液的平均体积为24.00mL，根据CuCl+FeCl₃═CuCl₂+FeCl₂，Fe²⁺+Ce⁴⁺=Fe³⁺+Ce³⁺，
CuCl～Ce⁴⁺，CuCl的纯度=$\frac{24×1{0}^{-3}L×0.1mol/L×99.5g/mol}{0.25g}×100%$=95.52%；
故答案为：95.52%．

点评 本题以物质制备为载体，考查学生对原理的分析理解、物质的分离提纯、氧化还原反应、物质含量测定等，需要学生具备扎实的基础，题目难度中等．