Question

17．氯化亚铜（CuCl）广泛应用于化工、印染、电镀等行业．CuCl难溶于醇和水，可溶于氯离子浓度较大的体系，在潮湿空气中易水解氧化．以海绵铜（主要成分是Cu和少量CuO）为原料，采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下：

回答下列问题：
（1）步骤①中得到的氧化产物是CuSO₄或Cu²⁺，溶解温度应控制在60～70℃，原因是温度低溶解速度慢、温度过高铵盐分解．
（2）写出步骤③中主要反应的离子方程式2Cu²⁺+SO₃^2-+2Cl^-+H₂O=2CuCl↓+SO₄^2-+2H⁺．若向亚硫酸氢铵溶液中加入过量氢氧化钠溶液，反应的离子方程式为NH₄⁺+HSO₃^-+2OH^-═NH₃•H₂O+SO₃^2-+H₂O
（3）步骤⑤包括用pH=2的酸洗、水洗两步操作，酸洗采用的酸是硫酸（写名称）．
（4）上述工艺中，步骤⑥不能省略，理由是醇洗有利加快去除CuCl表面水分，防止其水解氧化．
（5）准确称取所制备的氯化亚铜样品mg，将其置于过量的FeCl₃溶液中，待样品完全溶解后，加入适量稀硫酸，用amol/L的K₂Cr₂O₇溶液滴定到终点，消耗K₂Cr₂O₇溶液bmL，反应中Cr₂O₇^2-被还原为Cr³⁺，样品中CuCl的质量分数为$\frac{0.597ab}{m}$×100%．

Answer 1

分析 酸性条件下硝酸根离子具有氧化性，可氧化海绵铜（主要成分是Cu和少量CuO）生成硫酸铜，过滤后在滤液中加入亚硫酸铵发生氧化还原反应生成CuCl，发生2Cu²⁺+SO₃^2-+2Cl^-+H₂O=2CuCl+SO₄^2-+2H⁺，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，步骤②、④、⑤、⑧都要进行固液分离，根据混合的水溶性进行分离，没有发生化学变化，可用离心机以及框式压滤机，以得到滤饼，氯化亚铜与氯化铁发生Fe³⁺+CuCl═Fe²⁺+Cu²⁺+Cl^-，加入K₂Cr₂O₇溶液，发生6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O，结合关系式解答该题．

解答 解：酸性条件下硝酸根离子具有氧化性，可氧化海绵铜（主要成分是Cu和少量CuO）生成硫酸铜，过滤后在滤液中加入亚硫酸铵发生氧化还原反应生成CuCl，发生2Cu²⁺+SO₃^2-+2Cl^-+H₂O=2CuCl+SO₄^2-+2H⁺，得到的CuCl经硫酸酸洗，水洗后再用乙醇洗涤，烘干得到氯化亚铜．
（1）由于酸性条件下硝酸根离子具有氧化性，可氧化Cu生成CuSO₄或Cu²⁺，溶解温度应控制在60-70℃，原因是温度低溶解速度慢，温度过高铵盐分解，
故答案为：CuSO₄或Cu²⁺；温度低溶解速度慢，温度过高铵盐分解；
（2）铜离子与亚硫酸铵发生氧化还原反应生成CuCl，发生2Cu²⁺+SO₃^2-+2Cl^-+H₂O=2CuCl+SO₄^2-+2H⁺；亚硫酸氢铵溶液中加入过量氢氧化钠溶液反应生成一水合氨和亚硫酸根：NH₄⁺+HSO₃^-+2OH^-═NH₃•H₂O+SO₃^2-+H₂O，故答案为：2Cu²⁺+SO₃^2-+2Cl^-+H₂O=2CuCl+SO₄^2-+2H⁺；NH₄⁺+HSO₃^-+2OH^-═NH₃•H₂O+SO₃^2-+H₂O；
（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，
故答案为：硫酸；
（4）步骤⑥为醇洗，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，
故答案为：醇洗有利于加快去除CuCl表面水分防止其水解氧化；
（5）氯化亚铜与氯化铁发生Fe³⁺+CuCl═Fe²⁺+Cu²⁺+Cl^-，加入K₂Cr₂O₇溶液，发生6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O，
反应的关系式为6CuCl～6Fe²⁺～Cr₂O₇^2-，
                6            1
                n         ab×10^-3mol
n=6ab×10^-3mol，
m（CuCl）=99.5g/mol×6ab×10^-3mol=0.597abg，
则样品中CuCl的质量分数为$\frac{0.597ab}{m}$×100%，
故答案为：$\frac{0.597ab}{m}$×100%．

点评 本题考查学生阅读获取信息的能力、常用化学用语、氧化还原滴定的应用等，侧重于学生的分析能力、实验能力和计算能力的考查，注意把握物质的性质以及反应流程，难度中等，注意（5）中利用关系式的计算．