Question

5．氯化亚铜（CuCI）是有机合成工业中应用较广泛的催化剂，微溶于水，不溶于乙醇．工业上以废旧铜为原料生产氯化亚铜的流程如下：

（l）写出过程①的主要化学方程式Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．
（2）分析下表，析出CuCl晶体时的最佳pH为2；当pH较大时，CuCI晶体产率较低，其原因是pH增大，Cu²⁺水解损失增加．

pH	1	2	3	4	5	6	7
CuCl产率（%）	70	90	82	78	75	72	70

（3）析出的CuCl晶体不用水而用乙醇洗涤的目的是CuCl不溶于乙醇，微溶于水，可减少晶体损失，且乙醇易挥发，利于干燥．
（4）为了更好体现绿色化学思想，有人提出如下方案：方案一：可将上述X稀溶液用于废铜的处理（如图所示），则Y可以为O₂（填化学式）．

方案二：①中Cu与浓H₂SO₄反应所得SO₂和CuSO₄用于②中CuCl的制备，理论上不需要（“需要”或“不需要”）另外补充SO₂，原因是反应①Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O中生成的CuSO₄和SO₂的物质的量之比为1：1，而反应②CuSO₄+CuCl₂+SO₂+2H₂O═2Cucl↓+2H₂SO₄需要的CuSO₄和SO₂的物质的量之比也恰好为1：1，所以理论上不需要补充SO₂（结合化学方程式回答）．

Answer 1

分析 （1）Cu与浓硫酸反应生成硫酸铜、二氧化硫与水；
（2）CuCl的产率最大时，pH最佳；pH过大时，Cu²⁺水解损失增加；
（3）由题目信息，CuCl微溶于水，不溶于乙醇，用酒精洗涤可减少晶体损失且乙醇易挥发；
（4）②中Cu元素化合价降低，则二氧化硫被氧化，发生反应：CuSO₄+CuCl₂+SO₂+2H₂O═2CuCl↓+2H₂SO₄，X为H₂SO₄，
方案一：Cu与稀硫酸、Y单质反应得到硫酸铜，反应中Y表现氧化性，符合绿色化学，则Y为氧气；
方案二：判断反应①中生成的CuSO₄和SO₂的物质的量之比，再结合反应②中CuSO₄和SO₂的物质的量之比进行判断．

解答 解：（1）Cu与浓硫酸反应生成硫酸铜、二氧化硫与水，反应方程式为：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案为：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
（2）由表中数据可知，pH=2时CuCl的产率最大时，故最佳pH=7；pH增大时，Cu²⁺水解损失增加，使CuCl晶体产率降低，
故答案为：7；pH增大，Cu²⁺水解损失增加；
（3）由题目信息，CuCl微溶于水，不溶于乙醇，用酒精洗涤可减少晶体损失且乙醇易挥发，利于干燥，
故答案为：CuCl不溶于乙醇，微溶于水，可减少晶体损失，且乙醇易挥发，利于干燥；
（4）②中Cu元素化合价降低，则二氧化硫被氧化，发生反应：CuSO₄+CuCl₂+SO₂+2H₂O═2CuCl↓+2H₂SO₄，X为H₂SO₄，
方案一：Cu与稀硫酸、Y单质反应得到硫酸铜，反应中Y表现氧化性，符合绿色化学，则Y为氧气等；
方案二：反应①Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O中生成的CuSO₄和SO₂的物质的量之比为1：1，而反应②CuSO₄+CuCl₂+SO₂+2H₂O═2Cucl↓+2H₂SO₄需要的CuSO₄和SO₂的物质的量之比也恰好为1：1，所以理论上不需要补充SO₂，
故答案为：O₂；不需要；反应①Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O中生成的CuSO₄和SO₂的物质的量之比为1：1，而反应②CuSO₄+CuCl₂+SO₂+2H₂O═2Cucl↓+2H₂SO₄需要的CuSO₄和SO₂的物质的量之比也恰好为1：1，所以理论上不需要补充SO₂．

点评 本题考查物质制备实验，侧重考查学生分析推理能力、对信息的提取与迁移运用、条件的控制分析评价、物质的分离提纯等，难度中等．