题目内容
【题目】氯化亚铜(CuCl)常用作有机合成工业中的催化剂,在空气中迅速被氧化变成绿色;见光分解变成褐色。如图是工业上用制作印刷电路的废液(含Fe3+、Cu2+、Fe2+、Cl)生产CuCl的流程:
根据以上信息回答下列问题:
(1)生产过程中X的化学式为____。
(2)写出产生CuCl的离子方程式:____。
(3)实验探究pH对CuCl产率的影响如表所示:
pH | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
CuCl产率/% | 70 | 90 | 82 | 78 | 75 | 72 | 70 |
析出CuCl晶体最佳pH为____,当pH较大时CuCl产率变低原因是____。调节pH时,___(填“能”或“不能”)用相同pH的硝酸代替硫酸,理由是____。
(4)氯化亚铜的定量
①称取样品0.25g和过量的FeCl3溶液于锥形瓶中,充分溶解。
②用0.10mol·L1硫酸铈标准溶液滴定。已知:CuCl+FeCl3=CuCl2+FeCl2、Fe2++Ce4+=Fe3++Ce3+。三次平行实验结果如表(平行实验结果相差不能超过1%):
平行实验次数 | 1 | 2 | 3 |
0.25g样品消耗硫酸铈标准溶液的体积(mL) | 24.35 | 24.05 | 23.95 |
则样品中CuCl的纯度为_____。(结果保留三位有效数字)。
(5)由CuCl水解再热分解可得到纳米Cu2O。第一步CuCl水解的离子方程式为:CuCl(s)+H2O(l)CuOH(s)+Cl (aq)+H+(aq),第二步CuOH热分解的化学方程式为____。第一步CuCl水解反应的平衡常数K与此温度下KW、Ksp(CuOH)、Ksp(CuCl)的关系为K=____。
【答案】Fe 2Cu2++ 2Cl+SO2+2H2O=2CuCl↓+4H++SO42- 2 Cu2+水解程度增大,反应生成CuCl减少,产率减小; 不能 硝酸会与产品CuCl发生反应 95.5% 2CuOHCu2O+H2O Kw×Ksp(CuCl)/Ksp(CuOH)
【解析】
向工业上以制作印刷电路的废液(含Fe3+、Cu2+、Fe2+、Cl-)加入过量的铁粉,三价铁离子与铁粉反应转化为二价铁离子,铜离子与铁反应生成铜,然后过滤,滤渣为过量的铁和生成的铜,依据铜与铁活泼性,将滤渣溶于盐酸,铜与盐酸不反应,过滤得到滤渣即为铜,然后铜与浓硫酸反应生成硫酸铜和二氧化硫,铜与氯气反应生成氯化铜,硫酸铜、二氧化硫、氯化铜反应生成氯化亚铜;
(1)印刷电路的废液(含Fe3+、Cu2+、Fe2+、Cl-)加入铁,三价铁离子能够原铁反应生成二价铁离子,铜离子能够与铁反应生成铜,过滤后滤渣中含有铜和铁,加入盐酸,铁与盐酸反应生成氯化亚铁,铜与盐酸不反应,将铜分离出来,则X为Fe、Y为HCl,
故答案为:Fe;
(2)依据图示可知:CuCl2、CuSO4、SO2、H2O反应生成H2SO4、CuCl,依据得失电子守恒其方程式为:CuCl2+CuSO4+SO2+2H2O=2CuCl↓+2H2SO4,离子反应方程式:2Cu2++ 2Cl+SO2+2H2O=2CuCl↓+4H++SO42-
故答案为:2Cu2++ 2Cl+SO2+2H2O=2CuCl↓+4H++SO42-;
(3)由表中数据可知,pH=2时,CuCl产率最高;pH较大时,Cu2+水解程度增大,导致反应生成CuCl减少;硝酸具有强氧化性,能将产品CuCl氧化生成Cu2+,所以不能用相同pH的硝酸代替硫酸,
故答案为:2;Cu2+水解程度增大,反应生成CuCl减少,产率减小;不能;硝酸会与产品CuCl发生反应;
(4)根据题目中所给数据及平行实验结果相差不能超过1%,体积为24.35mL,误差大舍去,则滴定0.25g样品消耗硫酸铈标准溶液的平均体积为: =24mL,结合方程式可知:CuCl+FeCl3═CuCl2+FeCl2,Fe2++Ce4+=Fe3++Ce3+,CuCl~Ce4+,CuCl的纯度为:×100%=95.5%,
故答案为:95.5%.
(5)CuOH热分解的化学方程式为2CuOHCu2O+H2O;CuCl(s)+H2O(l)CuOH(s)+Cl-(aq)+H+(aq),平衡常数K=c(H+)c(Cl-)=×
答案为: