Question

【题目】氯化亚铜是白色粉末，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_____________。

（6）工业上还可以采用以碳棒为电极电解CuCl2溶液得到CuCl。写出电解CuCl2溶液中的阴极上发生的电极反应:___________。

Answer 1

【答案】 Cu(OH)2＋2H＋=Cu2＋＋2H2O 3 2Cu2＋＋2Cl－＋Fe=2CuCl↓＋Fe2＋ 加快乙醇和水的蒸发，防止CuCl被空气氧化 Na2SO4和FeSO4 不同温度下硫酸钠和硫酸亚铁的溶解度 2CuSO4＋Na2SO3＋2NaCl＋H2O=2CuCl↓＋2Na2SO4＋H2SO4 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 Cu2＋＋Cl－＋e-=CuCl↓

【解析】(1)电镀废液加碱处理时生成的电镀污泥中主要成分为Cu(OH)2和Fe(OH)3，在pH=4的条件下进行酸浸，又知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，所以酸浸时Fe(OH)3不会溶解，而Cu(OH)2则完全溶解，所以反应的离子方程式为Cu(OH)2＋2H＋=Cu2＋＋2H2O；根据图象可知CuCl晶体析出产率最高时对应的pH在3左右。

(2)由转化关系可知，反应物为铁粉、氯化钠、硫酸铜，生成物为CuCl，还有硫酸亚铁和硫酸钠，所以反应的离子方程式为2Cu2＋＋2Cl－＋Fe= 2CuCl↓＋Fe2＋ 。

(3)因为氯化亚铜在空气中会被迅速氧化成绿色碱式盐，所以要隔绝空气进行真空干燥、密封包装，在70℃下进行干燥，能够加快乙醇和水分的蒸发。

(4)由(2)的分析可知，滤液的主要的成分为Na2SO4和FeSO4，要想从中分离出FeSO4，并析出FeSO4·7H2O晶体，一定要知道硫酸钠和硫酸亚铁在不同温度下的溶解度，才能采取措施进行分离、结晶。

(5)若将铁粉换成亚硫酸钠，则反应方程式为2CuSO4＋Na2SO3＋2NaCl＋H2O= 2CuCl↓ ＋2Na2SO4＋H2SO4；根据反应方程式可知，在该反应体系中加入稀碱溶液，中和了反应生成的H2SO4，有利于平衡正向移动，提高CuCl的产率；同时调节pH为3.5，是为了防止OH－浓度过大，Cu＋与OH－结合生成氢氧化亚铜，降低CuCl的产率。

(6)工业上还可采用以碳棒为电极，电解CuCl2溶液得到CuCl，在阴极附近Cu2＋比H＋更容易得到电子，所以阴极上的反应为 Cu2＋＋ Cl－ ＋ e- =CuCl↓。