Question

【題目】氯化亞銅(CuCl)常用作有機合成工業(yè)中的催化劑，是一種白色粉末；微溶于水、不溶于乙醇及稀硫酸。工業(yè)上采用如下工藝流程，從某酸性廢液（主要含Cu2+、Fe3+、 H+、Cl－）中制備氯化亞銅。

請回答下列問題：

（1）寫出步驟①中發(fā)生的兩個主要反應(yīng)的離子方程式： 。

（2）步驟②的操作名稱是： 。

（3）步驟④中所加物質(zhì)X為： 。

（4）步驟⑤的操作是： 。

（5）步驟⑥應(yīng)調(diào)節(jié)溶液pH呈酸性，且用乙醇洗滌CuCl晶體，目的是： 。

（6）在CuCl的生成過程中，可以循環(huán)利用的物質(zhì)是 ，理論上 （填“是”或“不”）需要補充（不考慮調(diào)節(jié)等消耗）；理由是 。

（7）工業(yè)上還可以采用以碳棒為電極電解CuCl2溶液得到CuCl。電解CuCl2溶液,陰極上發(fā)生的電極反應(yīng)式是 。

Answer 1

【答案】（15分）

（1）Cu2++ Fe = Cu+ Fe2+ Fe + 2Fe3+ = 3Fe2+ 或 Fe + 2H+ = Fe2++ H2↑（2分）

（2）過濾、洗滌（不答洗滌也給分）（1分） （3）CuO或Cu (OH) 2 或CuCO3等（2分）

（4）在HCl氣流中蒸發(fā)結(jié)晶（2分）

（5）減少CuCl的損失（答案合理也給分）（2分）

（6）硫酸（或H2SO4）（1分） 不（1分）

Cu與濃硫酸反應(yīng)生成CuSO4和SO2的物質(zhì)的量比為1∶1，而生產(chǎn)CuCl的過程中消耗CuSO4和SO2的物質(zhì)的量比也為1﹕1，所以理論上不需要補充H2SO4（2分）

（7）Cu2＋＋Cl－＋e－= CuCl↓ （2分）

【解析】

試題分析：從某酸性廢液（主要含Cu2+、Fe3+、H+、Cl-）中制備氯化亞銅，向工業(yè)上以某酸性廢液（含Cu2+、Fe3+、H+、Cl-）加入過量的鐵粉，三價鐵離子與鐵粉反應(yīng)轉(zhuǎn)化為二價鐵離子，銅離子與鐵反應(yīng)生成銅，然后過濾，濾渣為過量的鐵和生成的銅，依據(jù)銅與鐵活潑性，將濾渣溶于鹽酸，銅與鹽酸不反應(yīng)，過濾得到濾渣即為銅，然后銅與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸銅和二氧化硫，酸性廢液調(diào)節(jié)pH值使鐵離子沉淀，過濾得氯化銅溶液，氯化銅、硫酸銅、二氧化硫反應(yīng)生成氯化亞銅和硫酸，硫酸可以再循環(huán)利用，

（1）步驟①中鐵能與銅離子及鐵離子反應(yīng)生成銅和亞鐵離子等，同時鐵也與酸性廢液中的酸反應(yīng)生成氫氣，涉及的離子方程式為Cu2++Fe=Cu+Fe2+、Fe+2Fe3+=3Fe2+、Fe+2H+=Fe2++H2↑，故答案為：Cu2++Fe=Cu+Fe2+、Fe+2Fe3+=3Fe2+或Fe+2H+=Fe2++H2↑；

（2）步驟②中從溶液中分離出固體物質(zhì)過量的鐵和生成的銅，所以步驟②的操作名稱是過濾、洗滌，故答案為：過濾、洗滌；

（3）步驟④中為調(diào)節(jié)溶液的pH值，要能與酸反應(yīng)同時不引入新的雜質(zhì)，所以物質(zhì)X為CuO或Cu （OH）2或CuCO3等，故答案為：CuO或Cu （OH）2或CuCO3等；

（4）步驟⑤的操作是從氯化銅溶液中獲得氯化銅晶體，要防止銅離子水解，所以步驟⑤的操作是在HCl氣流中蒸發(fā)結(jié)晶，故答案為：在HCl氣流中蒸發(fā)結(jié)晶；

（5）CuCl微溶于水、不溶于乙醇及稀硫酸，所以要用乙醇洗滌CuCl晶體，減少CuCl的損失，故答案為：減少CuCl的損失；

（6）根據(jù)流程分析可知，硫酸可以循環(huán)利用，Cu與濃硫酸反應(yīng)生成CuSO4和 SO2的物質(zhì)的量為1：1，而生產(chǎn)CuCl的過程中消耗CuSO4和SO2的物質(zhì)的量也為1﹕1，所以理論上不需要補充H2SO4，故答案為：硫酸；否；Cu與濃硫酸反應(yīng)生成CuSO4和 SO2的物質(zhì)的量為1：1，而生產(chǎn)CuCl的過程中消耗CuSO4和SO2的物質(zhì)的量也為1﹕1，所以理論上不需要補充H2SO4；（7）電解CuCl2溶液，陰極上是銅離子得電子生成亞銅離子，亞銅離子結(jié)合氯離子生成氯化亞銅沉淀，電極反應(yīng)式為 Cu2++Cl-+e-=CuCl↓，

故答案為：Cu2++Cl-+e-=CuCl↓．