Question

【題目】高氯酸銅易溶于水,在130℃時會發(fā)生分解反應(yīng)是一種燃燒催化劑，以食鹽等為原料制備高氯酸銅[Cu(ClC4)2·6H2O)]的一種工藝凱程如下:

回答下列問題:

(1)發(fā)生“電解I”時所用的交換膜是______(填“陽離子交換膜”或“陰離子交換膜”)。

(2)改化反應(yīng)是同一種物質(zhì)中同種元素自身的氧化還原反應(yīng)，已知上述工藝流程中“歧化反應(yīng)”的產(chǎn)物之一為NaClO3。

①“歧化反應(yīng)”的化學(xué)方程式為_____________。

②“歧化反應(yīng)”階段所采用的不同溫度對產(chǎn)率影響的結(jié)果如圖所示。則該反應(yīng)最適宜的溫度是________。

(3)“電解Ⅱ”的陽極產(chǎn)物為________ (填離子符號)。

(4)操作a的名稱是______，該流程中可循環(huán)利用的物質(zhì)是________(填化學(xué)式)。

(5)用該工藝流程制備高氯酸銅時,若起始時NaCl的質(zhì)量為a t。最終制得的Cu(ClO4)2·6H2O為bt,則產(chǎn)率為_______(用含a、b的代數(shù)式表示)。

(6)某溫度下，高氯酸銅控制在A、B的種方式同時分解，分解過程中銅的化合價不發(fā)生改變。A方式為Cu(ClO4)2CuCl2+4O2↑,若4 mol高氯酸銅在該溫度下按A、B各占50%的方式完全分解，且A、B兩種方式轉(zhuǎn)移的電子數(shù)之比為8:7,則B方式為________(用化學(xué)方程式表示)。

Answer 1

【答案】 陽離子交換膜 3Na2CO3+3Cl2=5NaCl+NaClO3+3CO2 60℃ ClO4- 蒸發(fā)濃縮 NaCl 702b/371a×100% 2Cu(C1O4)22CuO+7O2↑+2C12↑

【解析】以食鹽為原料制備高氯酸銅[Cu(ClC4)2·6H2O)]，則生成產(chǎn)物為高氯酸鈉，電解氯化鈉溶液生成氫氧化鈉、氫氣和氯氣，“歧化反應(yīng)”時，高氯酸鈉與碳酸鈉溶液發(fā)生歧化反應(yīng)，生成的產(chǎn)物之一為氯酸鈉，同時生成二氧化碳氣體，通電電解，溶液其中氯酸根離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成高氯酸根離子，加入鹽酸，過濾除去氯化鈉晶體，得到60%以上的高氯酸，“反應(yīng)Ⅱ”階段，Cu2(OH)2CO3與HClO4反應(yīng)經(jīng)過一系列操作后得到藍色Cu(C1O4)2溶液。 (1) “電解I” 所發(fā)生的反應(yīng)是電解氯化鈉溶液生成氫氧化鈉、氫氣和氯氣，需要防止氫氧根離子與氯氣反應(yīng)，所用的交換膜是陽離子交換膜；(2) ①“歧化反應(yīng)”是氯氣反應(yīng)生成氯化鈉和NaClO3，氯元素從0價目變?yōu)?1價和+5價，同時生成二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Na2CO3+3Cl2=5NaCl+NaClO3+3CO2；②根據(jù)圖中信息可知，“歧化反應(yīng)”階段在60℃時，產(chǎn)率達最高80%；(3)通過電解，溶液中氯酸根離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)在陽極生成高氯酸根離子，“電解Ⅱ”的陽極氯離子失電子產(chǎn)物為ClO4-；（4）加入鹽酸，過濾除去氯化鈉晶體，通過蒸發(fā)濃縮即可得到60%以上的高氯酸；該流程中可循環(huán)利用的物質(zhì)是NaCl；(5)根據(jù)流程圖，氯化鈉電解生成的氯氣與碳酸鈉生成氯酸鈉和氯化鈉，電解后氯酸鈉變成高氯酸鈉，加入鹽酸反應(yīng)生成高氯酸，最后與Cu2(OH)2CO3反應(yīng)生成Cu(ClO4)2·6H2O，假設(shè)起始是氯化鈉為6mol，則生成的氯氣為3mol，得到1mol氯酸鈉，根據(jù)氯元素守恒最終得到0.5molCu(ClO4)2·6H2O，因此產(chǎn)率=；(6)A方式Cu(ClO4)2CuCl2+4O2↑中氧元素由-2價變?yōu)?價轉(zhuǎn)移電子為4×2×2=16，氯由+7價變?yōu)?1價,轉(zhuǎn)移電子為8×2=16，若4 mol高氯酸銅在該溫度下按A、B各占50%的方式完全分解，且A、B兩種方式轉(zhuǎn)移的電子數(shù)之比為8:7,則B方式可能氯由+7價變?yōu)?價,轉(zhuǎn)移電子為7×2=14，氧元素由-2價變?yōu)?價轉(zhuǎn)移電子為3.5×2×2=14，綜合可知生成物為氧氣、氯氣和氧化銅，故反應(yīng)為2Cu(C1O4)22CuO+7O2↑+2C12↑。