Question

【題目】實(shí)驗(yàn)室以海綿銅（主要成分為Cu和CuO）為原料制取CuCl的主要流程如圖所示。

已知：①CuCl微溶于水，不溶于乙醇，可溶于氯離子濃度較大的溶液中。

②CuCl露置于潮濕的空氣中易被氧化。

回答下列問題。

（1）“氧化”時(shí)溫度應(yīng)控制在60~70℃，原因是____________________。

（2）寫出“轉(zhuǎn)化”過程中的離子方程式____________________。

（3）“過濾Ⅱ”所得濾液經(jīng)__________、__________、過濾等操作獲得(NH4)2SO4晶體，可用作化學(xué)肥料。“過濾Ⅱ”所得濾渣主要成分為CuCl，用乙醇洗滌的優(yōu)點(diǎn)是________________。

（4）氯化銨用量[]與Cu2+沉淀率的關(guān)系如圖所示。隨著氯化銨用量的增多Cu2+沉淀率增加，但當(dāng)氯化銨用量增加到一定程度后Cu2+的沉淀率減小，其原因是__________。

（5）若CuCl產(chǎn)品中混有少量CaSO4，設(shè)計(jì)提純CuCl的實(shí)驗(yàn)方案：__________。（實(shí)驗(yàn)中可選試劑：0.1 mol·L1鹽酸、10 mol·L1鹽酸、蒸餾水、無水乙醇）

Answer 1

【答案】溫度低溶解速度慢、溫度過高銨鹽分解 2Cu2++ SO32-+2Cl+H2O2CuCl↓+ SO42-+2H+ 蒸發(fā)濃縮 降溫結(jié)晶 CuCl在乙醇中溶解度小且乙醇揮發(fā)快，避免CuCl被空氣中O2氧化 生成的氯化亞銅又溶解于氯化銨溶液中 向產(chǎn)品中加入10 mol·L1鹽酸，不斷攪拌，至固體不再溶解，過濾，向?yàn)V液中加蒸餾水至大量固體析出，過濾，再用無水乙醇洗滌2～3次，干燥

【解析】

實(shí)驗(yàn)流程中，海綿銅（主要成分為Cu和CuO）中加入硝酸銨和硫酸，酸性條件下硝酸根離子具有氧化性，可氧化海綿銅生成Cu2+，濾液中含有Cu2+、NH4+、H+、SO42-、NO3-，過濾后在濾液中加入亞硫酸銨，發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成CuCl，發(fā)生反應(yīng)：2Cu2++SO32-+2Cl+H2O2CuCl↓+ SO42-+2H+，得到產(chǎn)品CuCl，據(jù)此分析。

（1）物質(zhì)“溶解氧化”時(shí)，既要考慮反應(yīng)速率，還要考慮是否有副反應(yīng)發(fā)生，溫度低溶解速度慢、溫度過高銨鹽分解。答案為：溫度低溶解速度慢、溫度過高銨鹽分解；

（2）“轉(zhuǎn)化”中氧化產(chǎn)物為硫酸銨，濾液主要是硫酸銨。可知亞硫酸銨被溶液中的CuSO4氧化成硫酸銨，Cu2+被還原生成CuCl。答案為：2Cu2++SO32-+2Cl+H2O2CuCl↓+ SO42-+2H+；

（3）“過濾Ⅱ”所得濾液為硫酸銨溶液，獲取晶體需通過蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶、過濾等操作。CuCl在乙醇中溶解度小且乙醇沸點(diǎn)低，易揮發(fā)，避免因水洗干燥時(shí)間長(zhǎng)而導(dǎo)致CuCl被氧氣氧化。答案為：蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶；CuCl在乙醇中溶解度小且乙醇揮發(fā)快，避免CuCl被空氣中O2氧化；

（4）根據(jù)題中已知條件，CuCl可溶于氯離子濃度較大的溶液中。當(dāng)氯化銨用量增加到一定程度后，氯化亞銅的沉淀率減小，原因是生成的氯化亞銅又溶解于氯化銨溶液中。答案為：生成的氯化亞銅又溶解于氯化銨溶液中；

（5）由題目已知資料可知，CuCl難溶于水和乙醇，可溶于氯離子濃度較大的溶液中。若CuCl產(chǎn)品中混有少量CaSO4，向產(chǎn)品中加入10 mol·L1鹽酸，不斷攪拌，至固體不再溶解，過濾，向?yàn)V液中加蒸餾水至大量固體析出，過濾，再用無水乙醇洗滌2～3次，干燥即可得到純凈氯化亞銅。答案為：向產(chǎn)品中加入10 mol·L1鹽酸，不斷攪拌，至固體不再溶解，過濾，向?yàn)V液中加蒸餾水至大量固體析出，過濾，再用無水乙醇洗滌2～3次，干燥。