Question

11．工业上，以粗铜粉（含少量CuO）为原料，采用硝酸铵氧化分解技术生产氯化亚铜（CuCl）．
资料：CuCl在潮湿空气中易水解氧化，难溶于醇和水，可溶于氯离子浓度较大的体系．

回答下列问题：
（1）为提高粗铜粉的溶解速率，除了适当增加反应物浓度外，还可以采取的措施是升高温度（写一条）；步骤①中得到的氧化产物是CuSO₄；
（2）写出步骤③中生成CuCl的离子方程式2Cu²⁺+SO₃^2-+2Cl^-+H₂O=2CuCl+SO₄^2-+2H⁺；
（3）步骤④回收的副产品为（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄（写化学式）；
（4）步骤⑤包括用pH=2的酸洗、水洗两步操作，酸洗采用的酸是硫酸（写名称）；
（5）准确称取所制备的氯化亚铜样品ag，将其置于过量的FeCl₃溶液中，待样品完全溶解后，加入适量稀硫酸，用bmol/L^-1的K₂Cr₂O₇溶液滴定到终点，消耗K₂Cr₂O₇溶液cmL，反应中Cr₂O₇^2-被还原为Cr³⁺，样品中CuCl的质量分数为$\frac{0.597bc}{a}$×100%．
（6）CuCl（s）与O₂反应生成CuCl₂和一种黑色固体．在25℃、101kPa，已知该反应每消耗1molCuCl（s），放热44.4kJ，该反应的热化学方程式是4CuCl（s）+O₂（g）=2CuCl₂（s）+2CuO（s）△H=-177.6kJ/mol．

Answer 1

分析 酸性条件下硝酸根离子具有氧化性，可氧化海绵铜（主要成分是Cu和少量CuO）生成硫酸铜，过滤后在滤液中加入亚硫酸铵发生氧化还原反应生成CuCl，发生2Cu²⁺+SO₃^2-+2Cl^-+H₂O=2CuCl+SO₄^2-+2H⁺，得到的CuCl经硫酸酸洗，水洗后再用乙醇洗涤，可快速除去固体表面的水分，防止水解、氧化，步骤②、④、⑤、⑧都要进行固液分离，根据混合的水溶性进行分离，没有发生化学变化，可用离心机以及框式压滤机，以得到滤饼，氯化亚铜与氯化铁发生Fe³⁺+CuCl═Fe²⁺+Cu²⁺+Cl^-，加入K₂Cr₂O₇溶液，发生6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O，结合关系式解答该题．

解答 解：酸性条件下硝酸根离子具有氧化性，可氧化海绵铜（主要成分是Cu和少量CuO）生成硫酸铜，过滤后在滤液中加入亚硫酸铵发生氧化还原反应生成CuCl，发生2Cu²⁺+SO₃^2-+2Cl^-+H₂O=2CuCl+SO₄^2-+2H⁺，得到的CuCl经硫酸酸洗，水洗后再用乙醇洗涤，烘干得到氯化亚铜．
（1）升高温度可加快溶解速率，由于酸性条件下硝酸根离子具有氧化性，可氧化Cu生成CuSO₄或Cu²⁺，则氧化产物为，故答案为：升高温度；CuSO₄；
（2）铜离子与亚硫酸铵发生氧化还原反应生成CuCl，发生2Cu²⁺+SO₃^2-+2Cl^-+H₂O=2CuCl+SO₄^2-+2H⁺，故答案为：2Cu²⁺+SO₃^2-+2Cl^-+H₂O=2CuCl+SO₄^2-+2H⁺；
（3）反应③中铵根离子不参加反应，溶液中含硫酸根离子，则步骤④回收的副产品为（NH₄）₂ SO₄和NH₄HSO₄，
故答案为：（NH₄）₂ SO₄和NH₄HSO₄；
（4）由流程可知，经酸洗、水洗后得到硫酸铵，则应加入硫酸，为防止CuCl溶解，不能加入硝酸等氧化性酸，也不能加入盐酸，防止引入新杂质，
故答案为：硫酸；
（5）氯化亚铜与氯化铁发生Fe³⁺+CuCl═Fe²⁺+Cu²⁺+Cl^-，加入K₂Cr₂O₇溶液，发生6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O，
反应的关系式为6CuCl～6Fe²⁺～Cr₂O₇^2-，
             6                1
             n                bc×10^-3mol
n=6bc×10^-3mol，
m（CuCl）=99.5g/mol×6bc×10^-3mol=0.597bc g，
则样品中CuCl的质量分数为 $\frac{0.597bc}{a}$×100%，
故答案为：$\frac{0.597bc}{a}$×100%；
（6）该反应每消耗1molCuCl（s），放热44.4kJ，则该反应的热化学反应方程式为4CuCl（s）+O₂ （g）=2CuCl₂（s）+2CuO（s）△H=-177.6kJ/mol，
故答案为：4CuCl（s）+O₂ （g）=2CuCl₂（s）+2CuO（s）△H=-177.6kJ/mol．

点评 本题考查混合物分离提纯的综合应用，为高频考点，把握混合物分离流程中的反应、混合物分离方法及相关反应原理为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，题目难度不大．