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14.氯化亚铜(CuCl)常用作有机合成工业中的催化剂,是一种白色粉末;微溶于水、不溶于乙醇及稀硫酸;在
空气中迅速被氧化成绿色;见光则分解,变成褐色;下图是工业上以制作印刷电路的废液(含Fe3+、Cu2+
Fe2+、Cl-)生产CuCl的流程如下:

根据以上信息回答下列问题:
(1)该生产过程还可以与氯碱工业、硫酸工业生产相结合,工业生产硫酸的方法名称是接触室,现代氯碱工业的装置名称是离子交换膜电解槽.
(2)写出生产过程中XFeYHCl (填化学式)
(3)写出产生CuCl的化学方程式CuCl2+CuSO4+SO2+2H2O=2CuCl↓+2H2SO4
(4)生产中为了提高CuCl产品的质量,采用抽滤或者减压过滤,法快速过滤,析出的CuCl晶体不用水而用无水乙醇洗涤的目的是减少CuCl的损失;生产过程中调节溶液的pH不能过大的原因是防止CuCl水解.
(5)在CuCl的生成过程中理论上不需要补充SO2气体,其理由是Cu+2 H2SO4(浓)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O反应中生成的CuSO4和 SO2为1:1,CuCl2+CuSO4+SO2+2H2O=2CuCl↓+2 H2SO4反应中消耗CuSO4和SO2也为1﹕1,所以理论上不需要补充SO2气体.
(6)在CuCl的生成过程中除环境问题、安全问题外,还应该注意的关键问题是防止CuCl的氧化和见光分解.
(7)工业氯化亚铜的定量分析:
①称取样品0.25g(称准至0.0002g)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固体的溶解.
②待样品溶解后,加水50ml,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绿色出现为终点;同时做空白试验一次.已知:CuCl+FeCl3═CuCl2+FeCl2   Fe2++Ce4+═Fe3++Ce3+如此再重复二次测得:
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空白实验消耗硫酸铈标准溶液的体积(ml)0.750.500.80
0.25克样品消耗硫酸铈标准溶液的体积(ml)24.6524.7524.70
④数据处理:计算得该工业CuCl的纯度为95%(平行实验结果相差不能超过0.3%)

分析 要利用制作印刷电路的废液制备氯化亚铜,首先应制备并分离出铜,向工业上以制作印刷电路的废液(含Fe3+、Cu2+、Fe2+、Cl-)加入过量的铁粉,三价铁离子与铁粉反应转化为二价铁离子,铜离子与铁反应生成铜,然后过滤,滤渣为过量的铁和生成的铜,依据铜与铁活泼性,将滤渣溶于盐酸,铜与盐酸不反应,过滤得到滤渣即为铜,然后铜与浓硫酸反应生成硫酸铜和二氧化硫,铜与氯气反应生成氯化铜,硫酸铜、二氧化硫、氯化铜反应生成氯化亚铜;
(1)工业生产硫酸的方法为接触法制硫酸,氯碱工业的装置是离子交换膜电解槽;
(2)印刷电路的废液(含Fe3+、Cu2+、Fe2+、Cl-)加入铁,三价铁离子能够原铁反应生成二价铁离子,铜离子能够与铁反应生成铜;过滤后滤渣中含有铜和铁,依据铜和铁的活泼性,加入盐酸分离二者;
(3)依据图示可知:CuCl2、CuSO4、SO2、H2O反应生成H2SO4、CuCl,依据得失电子守恒配平方程式;
(4)抽滤或者减压过滤可以快速过滤,CuCl是一种白色粉末,微溶于水、不溶于乙醇及稀硫酸,乙醇洗涤可以减少CuCl的损失,生产过程中调节溶液的pH不能过大是防止其水解生成沉淀;
(5)依据图示可知:铜与浓硫酸反应生成硫酸铜、二氧化硫的物质的量之比为1:1,而产生CuCl的化学方程式中硫酸铜、二氧化硫物质的量之比恰好为:1:1;
(6)依据氯化亚铜具有还原性,易被氧化而变质,具有见光分解的性质解答;
(7)①玻璃珠在物质溶解过程中可以加速固体的溶解;
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:向工业上以制作印刷电路的废液(含Fe3+、Cu2+、Fe2+、Cl-)加入过量的铁粉,三价铁离子与铁粉反应转化为二价铁离子,铜离子与铁反应生成铜,然后过滤,滤渣为过量的铁和生成的铜,依据铜与铁活泼性,将滤渣溶于盐酸,铜与盐酸不反应,过滤得到滤渣即为铜,然后铜与浓硫酸反应生成硫酸铜和二氧化硫,铜与氯气反应生成氯化铜,硫酸铜、二氧化硫、氯化铜反应生成氯化亚铜;
(1)工业生产硫酸的方法名称是接触室,氯碱工业的装置是离子交换膜电解槽,
故答案为:接触室;离子交换膜电解槽;
(2)印刷电路的废液(含Fe3+、Cu2+、Fe2+、Cl-)加入铁,三价铁离子能够原铁反应生成二价铁离子,铜离子能够与铁反应生成铜,过滤后滤渣中含有铜和铁,加入盐酸,铁与盐酸反应生成氯化亚铁,铜与盐酸不反应,将铜分离出来,
故答案为:Fe;HCl;
(3)依据图示可知:CuCl2、CuSO4、SO2、H2O反应生成H2SO4、CuCl,产生CuCl的化学方程式依据得失电子守恒得到:CuCl2+CuSO4+SO2+2H2O=2CuCl↓+2H2SO4
故答案为:CuCl2+CuSO4+SO2+2H2O=2CuCl↓+2H2SO4
(4)生产中为了提高CuCl产品的质量,采用抽滤或者减压过滤法快速过滤,析出的CuCl晶体不用水而用无水乙醇洗涤的目的是减少CuCl的损失,生产过程中调节溶液的pH不能过大的原因是防止CuCl水解;
故答案为:抽滤或者减压过滤;减少产品CuCl的损失;防止CuCl的水解;
(5)依据图示可知:Cu+2 H2SO4(浓)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O反应中生成的CuSO4和 SO2为1:1,CuCl2+CuSO4+SO2+2H2O=2CuCl↓+2 H2SO4反应中消耗CuSO4和SO2也为1﹕1,所以理论上不需要补充SO2气体,
故答案为:Cu+2 H2SO4(浓)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O反应中生成的CuSO4和 SO2为1:1,CuCl2+CuSO4+SO2+2H2O=2CuCl↓+2 H2SO4反应中消耗CuSO4和SO2也为1﹕1,所以理论上不需要补充SO2气体;
(6)氯化亚铜具有还原性,易被氧化而变质,具有见光分解,所以生产中应防止CuCl的氧化和见光分解,减少产品CuCl的损失,
故答案为:防止CuCl的氧化和见光分解;
(7)①玻璃珠在物质溶解过程中可以加速固体的溶解,故答案为:加速固体的溶解;
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%,滴定0.25g样品消耗硫酸铈标准溶液的平均体积是23.9ml,结合方程式可知:CuCl+FeCl3═CuCl2+FeCl2,CuCl的纯度为23.9×10-3L×0.1 mol•L-1×99.5g•mol-1/0.25g×100%=95%;
故答案为:95%.

点评 本题为工艺流程题,为高考热点和难点,设计物质的分离、物质的制备,明确物质的性质是解题关键,注意物质性质的理解应用,题目难度较大.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

6.将含0.8mol Cu(NO32和0.8mol KCl的混合水溶液1L,用惰性电极电解一段时间后,在一个电极上的到0.3mol铜. 
(1)请写出两电极所发生的反应式
阴极Cu2++2e-=Cu;
阳极2Cl--2e-=Cl2↑.
(2)则在极上析出气体在标准状况下的体积是多少?(不考虑生成的气体在水中的溶解)

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

5.已知可简写为.现有某化合物W的分子结构可表示为:
(1)W的分子式为C8H8
(2)W的一氯代物有2种;
(3)W属于bc(填下列选项代码);
a.芳香烃       b.环烃        c.不饱和烃       d.炔烃
(4)下列有关W的说法不正确的是d(填下列选项代码);
a.能发生加成反应    b.能发生氧化反应    c.能发生加聚反应
d.等质量的W与苯分别完全燃烧所消耗的氧气量,前者大
(5)写出W的芳香族同分异构体(能发生聚合反应)发生加聚反应的化学方程式

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

2.钛(Ti)因具有硬度大、熔点高、耐酸腐蚀等优点而被应用于航空、电子等领域,由钛铁矿(主要成分是FeTiO3,钛酸亚铁)提取金属钛并获得副产品FeSO4•7H2O的工艺流程如图1:

(1)钛铁矿和浓硫酸反应的产物之一是TiOSO4,常温下,该物质易溶于酸性溶液,在pH=0.5时开始转化为钛酸沉淀,则物质A是Fe(填化学式,下同),B是H2O;步骤Ⅳ生成TiO(OH)2(即H2TiO3)的离子方程式是TiO2++2H2O═TiO(OH)2↓+2H+
(2)已知FeSO4•7H2O的溶解度曲线如图2所示,则步骤Ⅲ采用的操作是降温、结晶、过滤.
(3)工业上可通过下列反应由TiO2制备金属Ti:
TiO2+2C+2Cl2$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$TiCl4+2CO
TiCl4+2Mg$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$Ti+2MgCl2
已知:常温下TiCl4是一种极易水解的无色液体,沸点为136.4℃.
①从下列供选用的装置如图3中选择合适的装置制备TiCl4,按气流方向连接起来:
A→E→B→F→DD→C→G
②下列仪器中盛放的药品分别是:B浓H2SO4,GNaOH溶液.
(4)一定条件下,将TiO2溶解并还原为Ti3+,再以KSCN溶液作指示剂,用NH4Fe(SO42标准溶液滴定Ti3+至全部生成Ti4+.称取TiO2样品0.60g,消耗0.20mol•L-1的NH4Fe(SO42溶液36.75mL,则样品中TiO2的质量分数是98%.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

9.三颈瓶在化学实验中的应用非常广泛,下面是三颈瓶在部分无机实验或有机实验中的一些应用.
(1)在如图1所示装置中,进行氨的催化氧化实验:向三颈瓶内的浓氨水中不断通入空气,将红热的铂丝插入瓶内并接近液面.反应过程中可观察到瓶中有红棕色气体产生,铂丝始终保持红热.实验过程中NH3•H2O的电离程度变大(填“变大”、“变小”或“不变”)
(2)实验室用如图2所示装置制备氨基甲酸铵(NH2COONH4),其反应化学方程式:2NH3(g)+CO2(g)?
NH2COONH4(s),该反应在干燥条件下仅生成氨基甲酸铵,若有水存在则生成碳酸铵或碳酸氢铵.

①写出加入药品之前实验操作的要点按图所示组装仪器,检查装置气密性;反应中若有水存在则生成碳酸氢铵的化学方程式是NH3+CO2+H2O=NH4HCO3
②干燥管中盛放的药品是氧化钙或固体氢氧化钠或碱石灰.简述左侧三颈瓶装置制取氨气的原理固体氢氧化钠遇水放出大量热,温度升高,有利于氨气逸出,同时C(OH-)浓度增大,氨水的电离平衡左移,放出氨气.
③对比碳酸盐和酸的反应制取CO2,该实验利用干冰升华产生CO2气体的有优点有不需要干燥,提供低温环境,提高转化率.
④有同学认为该实验装置存在安全问题,请问可能面临的安全问题是产品易堵塞导管,稀硫酸会倒吸.
⑤氨基甲酸氨可用作肥料,其肥效比尿素[CO(NH22]低(填“高”或“低”),在潮湿的空气中释放出氨而变成碳酸氢铵.取因部分变质而混有碳酸氢铵的氨基甲酸铵样品0.7830g,用足量石灰水充分处理后,使样品中碳元素完全转化为碳酸钙,过滤、洗涤、干燥,测得质量为1.000g,则样品中氨基甲酸铵的物质的量分数是70%.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

19.下列离子方程式正确的是(  )
A.金属铝溶于NaOH溶液:Al+4OH-=[Al(OH)4]-
B.向AlCl3溶液中加入足量氨水制备Al(OH)3:Al3++3OH-=Al(OH)3
C.Na2SiO3溶液中通入过量CO2:CO2+H2O+SiO32-=H2SiO3↑+CO32-
D.向Na[Al(OH)4]溶液中加入过量的盐酸:[Al(OH)4]-+4H+=Al3++4H2O

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

6.海水是巨大的资源宝库,海水淡化及其综合利用具有重要意义.

完成下列填空:
(1)氯碱工业主要以食盐为原料.为了除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、SO42-及泥沙,可将粗盐溶于水,然后进行下列操作,正确的操作顺序是ad.
①过滤   ②加过量的NaOH溶液 ③加适量的盐酸   ④加过量的Na2CO3溶液  ⑤加过量的BaCl2溶液
a.②⑤④①③b.①④②⑤③c.④②⑤③①d.⑤②④①③
(2)在实验室中可以用萃取的方法提取溴,可选用的试剂是CCl4(或苯),所用主要仪器的名称是分液漏斗.
(3)步骤Ⅰ中用硫酸酸化可提高Cl2利用率的原因是酸化可抑制氯气、溴与水的反应.
(4)步骤II反应的离子方程式Br2+SO2+2H2O=4H++SO42-+2Br-
(5)海水提溴蒸馏过程中,温度应控制在80~90℃,温度过高或过低都不利于生产,请解释原因温度过高,大量水蒸气随水排出,溴蒸汽中水增加;温度过低,溴不能完全蒸出,吸收率低.
(6)Mg(OH)2沉淀中混有Ca(OH)2,可选用MgCl2溶液进行洗涤除去.如直接加热Mg(OH)2得到MgO,再电解熔融MgO制金属镁,这样可简化实验步骤,你不同意(选填“同意”,“不同意”)该说法,理由是MgO熔点很高,熔融时耗能高,增加生产成本.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

3.下表中是各组反应的反应物和温度,反应刚开始时,放出H2速率最快的是(  )
编号金属(粉末状)物质的量酸的浓度及体积反应温度/℃
AMg  0.1mol0.1 6 mol•L-1硝酸10mL 80
BMg  0.1mol0.1 3 mol•L-1 盐酸10mL60
CFe  0.1mol0.1 3 mol•L-1盐酸10mL60
DMg  0.1mol0.1 3 mol•L-1硫酸10mL60
A.AB.BC.CD.D

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

4.只用一种试剂即可区别苯、甲苯、四氯化碳、氢氧化钠溶液,此试剂是(  )
A.酸性高锰酸钾溶液B.溴水
C.浓硫酸D.液溴

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