Question

【题目】高氯酸铜易溶于水，在130 ℃时会发生分解反应，是一种燃烧催化剂。以食盐等为原料制备高氯酸铜[Cu(ClO4)2·6H2O]的一种工艺流程如图1所示：

(1)发生“电解Ⅰ”时，所用的交换膜是____(填“阳”或“阴”)离子交换膜。

(2)歧化反应是同一种物质中同种元素自身的氧化还原反应。已知上述工艺流程中“歧化反应”的产物之一为氯酸钠，则“歧化反应”的化学方程式为________。

(3)“电解Ⅱ”主要的阳极产物是_________(填离子符号)。

(4)操作a的名称是____。

(5)用该工艺流程制备高氯酸铜时，若起始时NaCl的质量为a t，最终制得Cu(ClO4)2·6H2O为b t，则产率为____ (用含a，b的代数式表示)。

(6)某温度下，高氯酸铜[Cu(ClO4)2]按A、B两种方式同时分解，分解过程中铜的化合价不发生改变。方式A为Cu(ClO4)2CuCl2＋4O2↑，若4 mol高氯酸铜在该温度下按A、B各占50% 的方式完全分解，且A、B两种方式转移的电子数之比为8∶7，则方式B为____ (用化学方程式表示)。

Answer 1

【答案】阳 3Na2CO3＋3Cl2===5NaCl＋NaClO3＋3CO2 ClO4- 蒸发浓缩 100％ 2Cu(ClO4)22CuO＋7O2↑＋2Cl2↑

【解析】

根据题意可知，本题考查电化学原理，运用原电池和电解池原理分析。

（1）“电解I”所发生的反应是电解氯化钠溶液生成氢氧化钠、氢气和氯气，需要防止氢氧根离子与氯气反应，所以用的交换膜是阳离子交换膜；
故答案为：阳；

（2）“歧化反应”是碳酸钠与氯气反应生成氯化钠和NaClO3，氯元素从0价变为1价和+5价，同时生成二氧化碳，反应的化学方程式为3Na2CO3＋3Cl2===5NaCl＋NaClO3＋3CO2；

故答案为：3Na2CO3＋3Cl2===5NaCl＋NaClO3＋3CO2；

（3）通过电解，溶液中氯酸根离子失电子发生氧化反应在阳极生成高氯酸根离子，“电解II”的阳极的氯离子失电子产物为ClO4-；
故答案为：ClO4-；

（4）加入盐酸，过滤除去氯化钠晶体，通过蒸发浓缩即可得到60%以上的高氯酸，
故答案为：蒸发浓缩；

（5）根据流程图，氯化钠电解生成的氯气与碳酸钠反应生成氯酸钠和氯化钠，电解后氯酸钠变成高氯酸钠，加入盐酸反应生成高氯酸，最后与Cu2(OH)2CO3反应生成Cu(ClO4)26H2O，假设起始是氯化钠为6mol，则生成的氯气为3mol，得到1mol氯酸钠，根据氯元素守恒最终可以得到0.5molCu(ClO4)26H2O，因此产率为；

故答案为： 100％；

（6）在A方式：中CuCl2是还原产物，O2是氧化产物，反应中转移电子数为16e，若4mol高氯酸铜在该温度下按A、B各占50%的方式完全分解，则方式A共转移4mol×16e＝64mole，A、B两种方式转移的电子数之比为8:7，则B中转移电子64mole×=56mole，Cu(ClO4)2分解时Cu元素化合价不变，则B方式中O2是氧化产物，生成O2的物质的量为，若Cl元素还原产物中价态为x价，则8(7x)＝56，解得：x＝0，可知还原产物为Cl2，且其物质的量为，则结合原子守恒，B方式发生反应的方程式为2Cu(ClO4)22CuO＋7O2↑＋2Cl2↑；

故答案为：2Cu(ClO4)22CuO＋7O2↑＋2Cl2↑。