Question

【化学—选修2化学与技术】(15分）

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Cu2＋、Fe3＋)中制备氯化亚铜的工艺流程图如下：

金属离子含量与混合液pH、CuCl产率与混合液pH的关系图如图。

【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】

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 h、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分成是________，若想从滤液中获取FeSO4·7H2O晶体，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

（1）Cu(OH)2+2H+=Cu2++2H2O(2分) ；3(1分) （2）2Cu2++2Cl-+Fe=2CuCl↓+Fe2+(2分)

（3）加快乙醇和水的蒸发，防止CuCl被空气氧化 (2分)

（4）Na2SO4和FeSO4 (2分) 不同温度下硫酸钠和硫酸亚铁的溶解度(2分)

（5）2CuSO4+ Na2SO3+2NaCl+ H2O=2CuCl↓+2 Na2SO4+ H2SO4(2分)

OH-中和了反应中的H+，有利于平衡向右移动，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。(2分)

【解析】

试题分析：（1）加入碱液后铁离子和铜离子分别转化为氢氧化铜和氢氧化铁沉淀，由于酸浸时pH＝4，而在pH＝3时铁离子就已经完全沉淀，所以酸浸时主要是氢氧化铜溶解，发生反应的离子方程式是Cu(OH)2+2H+=Cu2++2H2O；根据图像可判断，氯化亚铜的产率最高时对应的pH值大约是3，所以析出CuCl晶体时的最佳pH在3左右。

（2）铁粉、氯化钠、硫酸铜在溶液中反应生成CuCl，根据原子守恒和元素化合价变化可知反应中还有硫酸亚铁和硫酸钠生成，则反应的离子反应方程式为2Cu2++2Cl-+Fe=2CuCl↓+Fe2+。

（3）由于氯化亚铜微溶于水，不溶于乙醇，在空气中会被迅速氧化成绿色碱式盐，所以70℃真空干燥、密封包装的目的是加快乙醇和水的蒸发，防止CuCl被空气氧化。

（4）根据（2）中分析可知产品滤出时所得滤液的主要分成是Na2SO4和FeSO4。由于硫酸钠和硫酸亚铁均是溶于水水的，所以若想从滤液中获取FeSO4·7H2O晶体，还需要知道的是不同温度下硫酸钠和硫酸亚铁的溶解度。

（5）若将铁粉换成亚硫酸钠也可得到氯化亚铜，则亚硫酸钠被还原为硫酸钠，该反应的化学方程式为2CuSO4+ Na2SO3+2NaCl+ H2O=2CuCl↓+2 Na2SO4+ H2SO4。在该反应体系中加入稀碱溶液，中和了反应中的H+，有利于平衡向右移动，提高CuCl的产率。但又因为当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，所以需要调节pH至3.5。

考点：考查物质制备实验方案设计与探究