Question

4．氯化亚铜是重要的铜盐系列化工产品，广泛应用于石油化工、医药、电键有机合成等行业．以工业海绵铜（主要成分是CuO和Cu）为原料，采用硝酸铵氧化分解技术生产硫酸铜进而生产氯化亚铜，生产工艺流程图如下：

已知还原、氯化步骤发生的反应为：
2CuSO₄+（NH₄）2SO₃+2NH₄Cl+H₂O=2CuCl↓+2（NH₄）₂SO₄+H₂SO₄
思考并回答下列问题．
（1）溶解时生成的还原产物在酸性溶液中稳定存在，请写出此时的氧化还原反应离子方程4Cu+10H⁺+NO₃^-=4Cu²⁺+NH₄⁺+3H₂O
（2）该工艺得到的副产品的化学式为（NH₄）₂SO₄
（3）产品的洗涤方法是先用pH=2的稀H₂SO₄洗，后用95%的酒精洗，请设计简单实验方案，检验稀H₂SO₄洗时是否能洗干净：取最后一次洗涤液于试管中，加入氢氧化钠固体并加热，产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体，则样品未洗涤干净，否则洗涤干净．

Answer 1

分析 海绵铜加入硫酸和硝酸铵溶解得到溶液主要是硫酸铜，硫酸铵等，加入亚硫酸铵还原硫酸铜加入氯化铵氯化发生反应2CuSO₄+（NH₄）2SO₃+2NH₄Cl+H₂O=2CuCl↓+2（NH₄）₂SO₄+H₂SO₄，过滤得到固体为CuCl，滤液主要是硫酸铵和硫酸；
（1）溶解时生成的还原产物在酸性溶液中稳定存在，铜在硝酸铵和硫酸溶液中被硝酸氧化生成铜离子，硝酸根离子被还原为铵根离子；
（2）上述分析可知滤液主要是硫酸铵和硫酸，得到副产品为硫酸铵；
（3）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，检验稀H₂SO₄洗时是否能洗干净，是取最后一次洗涤液检验是否含有硫酸铵，检验铵根的存在设计实验检验．

解答 解：（1）铜在硝酸铵和硫酸溶液中被硝酸氧化生成铜离子，硝酸钡还原为铵根离子，此时的氧化还原反应离子方程为4Cu+10H⁺+NO₃^-=4Cu²⁺+NH₄⁺+3H₂O，
故答案为：4Cu+10H⁺+NO₃^-=4Cu²⁺+NH₄⁺+3H₂O；
（2）上述分析可知滤液主要是硫酸铵和硫酸，得到副产品为硫酸铵，
故答案为：（NH₄）₂SO₄；
（3）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，产品的洗涤方法是先用pH=2的稀H₂SO₄洗，后用95%的酒精洗，因乙醇沸点低，易挥发，则用乙醇洗涤，可快速除去固体表面的水分，防止水解、氧化，检验稀H₂SO₄洗时是否能洗干净，可以取最后一次洗涤液于试管中，加入氢氧化钠固体并加热，产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体，则样品未洗涤干净，否则洗涤干净；
故答案为：取最后一次洗涤液于试管中，加入氢氧化钠固体并加热，产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体，则样品未洗涤干净，否则洗涤干净．

点评 本题考查了铜及其化合物性质的理解应用，主要是物质性质和反应产物的判断，掌握基础是关键，题目难度中等．