Question

【题目】氯化亚铜（CuCl，白色、易被氧化，Ksp=1.2×10-6）广泛用作催化剂、脱臭剂、脱色剂等。工业上用初级铜矿粉（主要含Cu2S、CuS、Fe2O3、FeO等）制备活性CuCl的流程如下：

（1）滤渣Ⅰ是Fe(OH)3和单质硫的混合物，反应Ⅰ中Cu2S参与反应的化学方程式为：Cu2S + MnO2 + H2SO4 → CuSO4 + S + MnSO4 + H2O（未配平）；氧化产物为：__________。

（2）除Mn2+时得MnCO3沉淀，该反应的离子方程式为______________________________。

（3）已知：Cu(OH)2可溶于氨水形成深蓝色溶液。Cu(OH)2+4NH3[Cu(NH3)4]2+ +2OH－。蒸氨条件及蒸氨效果见下表：

序号	温度/℃	时间/min	压强/KPa	残液颜色
a	110	60	101.3	浅蓝色
b	100	40	74.6	几乎很浅
c	90	30	60.0	无色透明

由表中信息可知蒸氨的条件应选_______（填序号），请用平衡移动原理解释选择该条件的原因是__________________________________________________。

（4）反应Ⅱ的离子方程式___________________________。

（5）实验证明通过如图装置也可获得CuCl，现象为

阴极：产生无色气体；

阳极：有白色胶状沉淀生成且逐渐增多；

U形管底部：靠近阴极区白色胶状沉淀逐渐转化为淡黄色沉淀。

①生成CuCl的电极反应式为________________________________。

②有同学提出：淡黄色沉淀可能是CuOH，以下是从资料中查阅到CuOH的有关信息，哪些可以支持该同学的说法________。（填序号）

a．容易脱水变成红色的Cu2O

b．CuOH是黄色或淡黄色固体，不溶于水

c．CuOH的Ksp=2×10-15

d．易被氧化成Cu(OH)2

Answer 1

【答案】 CuSO4 S Mn2+ + HCO3-+ NH3·H2O = MnCO3↓+ NH4+ + H2O c 减小压强，平衡逆向移动，利于蒸氨 SO2 +2Cu2+ + 2Cl- + 2H2O = 2 CuCl↓ + SO42- + 4H+ Cu-e-+ Cl- = CuCl↓ b c

【解析】分析：本题以初级铜矿粉为原料制备活性CuCl的流程为载体，考查流程的分析、氧化还原反应的分析、离子方程式的书写、外界条件对化学平衡的影响、电解原理、沉淀的转化。初级铜矿粉主要含Cu2S、CuS、Fe2O3、FeO等，铜矿粉中加入MnO2和稀硫酸，Cu2S、CuS与MnO2、稀硫酸反应生成CuSO4、S、MnSO4和H2O，Fe2O3与稀硫酸反应生成Fe2（SO4）3和H2O，FeO与MnO2、稀硫酸反应生成Fe2（SO4）3、MnSO4和H2O；反应I后加入氨水除去Fe3+；向除Fe3+后的溶液中加入氨水和NH4HCO3除去Mn2+，同时Cu2+转化成[Cu（NH3）4]2+；蒸氨时[Cu（NH3）4]2+先变成Cu（OH）2，Cu（OH）2受热分解成CuO，CuO用盐酸酸化得CuCl2溶液，SO2与CuCl2溶液反应制得CuCl，反应的化学方程式为2CuCl2+SO2+2H2O=2CuCl↓+H2SO4+2HCl。电解制备CuCl时，阳极电极反应式为Cu-e-+Cl-=CuCl↓，阴极电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-。

详解：（1）Cu2S参与反应的化学方程式为：Cu2S+MnO2+H2SO4→CuSO4+S+MnSO4+H2O，在该反应中，Mn元素的化合价由+4价降至+2价，MnSO4为还原产物；Cu元素的化合价由Cu2S中的+1价升至CuSO4中的+2价，S元素的化合价由Cu2S中的-2价升至单质S中的0价，氧化产物为CuSO4和S。

（2）除Mn2+时加入氨水和NH4HCO3得MnCO3沉淀，反应的离子方程式为Mn2++NH3·H2O+HCO3-=MnCO3↓+NH4++H2O。

（3）根据流程，蒸氨时[Cu（NH3）4]2+先变成Cu（OH）2，根据表中信息，c得到的残液颜色为无色透明，说明[Cu（NH3）4]2+转化率很大，蒸氨的条件应选c。选择该条件的原因是：减小压强，平衡Cu（OH）2+4NH3[Cu（NH3）4]2++2OH-逆向移动，利于蒸氨。

（4）反应II为向CuCl2溶液中通入SO2制得CuCl，CuCl2被还原成CuCl，SO2被氧化成SO42-，反应的化学方程式为2CuCl2+SO2+2H2O=2CuCl↓+H2SO4+2HCl，反应II的离子方程式为2Cu2++2Cl-+SO2+2H2O=2CuCl↓+SO42-+4H+。

（5）①在电解池中阳极发生失电子的氧化反应，根据装置图，阳极Cu失电子生成CuCl，生成CuCl的电极反应式为Cu-e-+Cl-=CuCl↓。

②靠近阴极区白色胶状沉淀逐渐转化为淡黄色沉淀，淡黄色沉淀可能是CuOH，说明CuOH是黄色或淡黄色固体，不溶于水；电解时阴极电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阴极区溶液呈碱性，Ksp（CuCl）=1.210-6Ksp（CuOH）=210-15，CuOH的溶解度小于CuCl，在阴极区CuCl转化为更难溶的CuOH；答案选bc。