Question

氯化亚铜(CuCl)是白色粉末，微溶于水，不溶于乙醇，在空气中会被迅速氧化成绿色碱式盐。从酸性电镀废液(主要含Cu^2＋、Fe^3＋)中制备氯化亚铜的工艺流程图如下：

[已知：金属离子浓度为1 mol·L^－1时，Fe(OH)₃开始沉淀和沉淀完全的pH分别为1.4和3.0，Cu(OH)₂开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.2和6.7]

(金属离子含量与混合液pH、CuCl产率与混合液pH的关系图)

请回答下列问题：

(1)酸浸时发生反应的离子方程式是______________________；析出CuCl晶体时的最佳pH在____左右。

(2)铁粉、氯化钠、硫酸铜在溶液中反应生成CuCl的离子反应方程式为________________________________________________________________________。

(3)析出的CuCl晶体要立即用无水乙醇洗涤，在真空干燥机内于70 ℃干燥2小时、冷却，密封包装。70 ℃真空干燥、密封包装的目的是_____________________________________________________________。

(4)产品滤出时所得滤液的主要成分是________________，若想从滤液中获取FeSO₄·7H₂O晶体，我们还需要知道的是_____________________。

(5)若将铁粉换成亚硫酸钠也可得到氯化亚铜，试写出该反应的化学方程式________________________________________________。为提高CuCl的产率，常在该反应体系中加入稀碱溶液，调节pH至3.5。这样做的目的是__________________________________________________________。

Answer 1

解析　(1)电镀液中加入碱得到Fe(OH)₃和Cu(OH)₂沉淀，酸浸且控制溶液的pH≈4时，Cu(OH)₂溶解，即Cu(OH)₂＋2H^＋===Cu^2＋＋2H₂O，从图中可以看出当pH＝3时，CuCl的产率最大，故析出CuCl时pH最好控制在3左右。(2)根据氧化还原反应中转移电子数目相等可写出该离子反应方程式：2Cu^2＋＋2Cl^－＋Fe===2CuCl↓＋Fe^2＋。(3)在70 ℃真空干燥便于加快乙醇和水的蒸发，密封包装是防止CuCl被空气氧化。(4)结合题中流程可确定所得滤液的主要成分是Na₂SO₄和FeSO₄，要从滤液中得到FeSO₄·7H₂O晶体，需知道不同温度下Na₂SO₄和FeSO₄的溶解度，便于控制温度使FeSO₄·7H₂O晶体析出。

答案　(1)Cu(OH)₂＋2H^＋===Cu^2＋＋2H₂O　3

(2)2Cu^2＋＋2Cl^－＋Fe===2CuCl↓＋Fe^2＋

(3)加快乙醇和水的蒸发，防止CuCl被空气氧化

(4)Na₂SO₄和FeSO₄　不同温度下硫酸钠和硫酸亚铁的溶解度

(5)2CuSO₄＋Na₂SO₃＋2NaCl＋H₂O===2CuCl↓＋2Na₂SO₄＋H₂SO₄　OH^－中和了反应中的H^＋，有利于反应向右进行，提高CuCl的产率。但当OH^－浓度过大时，Cu^＋能与OH^－结合，生成氢氧化亚铜，从而降低了CuCl的产率