Question

14．氯化亚铜（CuCl）常用作有机合成工业中的催化剂，是一种白色粉末；微溶于水、不溶于乙醇及稀硫酸；在
空气中迅速被氧化成绿色；见光则分解，变成褐色；下图是工业上以制作印刷电路的废液（含Fe³⁺、Cu²⁺、
Fe²⁺、Cl^-）生产CuCl的流程如下：

根据以上信息回答下列问题：
（1）该生产过程还可以与氯碱工业、硫酸工业生产相结合，工业生产硫酸的方法名称是接触室，现代氯碱工业的装置名称是离子交换膜电解槽．
（2）写出生产过程中XFeYHCl （填化学式）
（3）写出产生CuCl的化学方程式CuCl₂+CuSO₄+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+2H₂SO₄．
（4）生产中为了提高CuCl产品的质量，采用抽滤或者减压过滤，法快速过滤，析出的CuCl晶体不用水而用无水乙醇洗涤的目的是减少CuCl的损失；生产过程中调节溶液的pH不能过大的原因是防止CuCl水解．
（5）在CuCl的生成过程中理论上不需要补充SO₂气体，其理由是Cu+2 H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O反应中生成的CuSO₄和 SO₂为1：1，CuCl₂+CuSO₄+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+2 H₂SO₄反应中消耗CuSO₄和SO₂也为1﹕1，所以理论上不需要补充SO₂气体．
（6）在CuCl的生成过程中除环境问题、安全问题外，还应该注意的关键问题是防止CuCl的氧化和见光分解．
（7）工业氯化亚铜的定量分析：
①称取样品0.25g（称准至0.0002g）置于预先放入玻璃珠50粒和10ml过量的FeCl₃溶液250ml锥形瓶中，不断摇动；玻璃珠的作用是加速固体的溶解．
②待样品溶解后，加水50ml，邻菲罗啉指示剂2滴；
③立即用0.10mol•L^-1硫酸铈标准溶液滴至绿色出现为终点；同时做空白试验一次．已知：CuCl+FeCl₃═CuCl₂+FeCl₂   Fe²⁺+Ce⁴⁺═Fe³⁺+Ce³⁺如此再重复二次测得：

	1	2	3
空白实验消耗硫酸铈标准溶液的体积（ml）	0.75	0.50	0.80
0.25克样品消耗硫酸铈标准溶液的体积（ml）	24.65	24.75	24.70

④数据处理：计算得该工业CuCl的纯度为95%（平行实验结果相差不能超过0.3%）

Answer 1

分析 要利用制作印刷电路的废液制备氯化亚铜，首先应制备并分离出铜，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）工业生产硫酸的方法为接触法制硫酸，氯碱工业的装置是离子交换膜电解槽；
（2）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，依据铜和铁的活泼性，加入盐酸分离二者；
（3）依据图示可知：CuCl₂、CuSO₄、SO₂、H₂O反应生成H₂SO₄、CuCl，依据得失电子守恒配平方程式；
（4）抽滤或者减压过滤可以快速过滤，CuCl是一种白色粉末，微溶于水、不溶于乙醇及稀硫酸，乙醇洗涤可以减少CuCl的损失，生产过程中调节溶液的pH不能过大是防止其水解生成沉淀；
（5）依据图示可知：铜与浓硫酸反应生成硫酸铜、二氧化硫的物质的量之比为1：1，而产生CuCl的化学方程式中硫酸铜、二氧化硫物质的量之比恰好为：1：1；
（6）依据氯化亚铜具有还原性，易被氧化而变质，具有见光分解的性质解答；
（7）①玻璃珠在物质溶解过程中可以加速固体的溶解；
④依据方程式中各反应物量之间的关系计算CuCl的纯度．

解答 解：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）工业生产硫酸的方法名称是接触室，氯碱工业的装置是离子交换膜电解槽，
故答案为：接触室；离子交换膜电解槽；
（2）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，
故答案为：Fe；HCl；
（3）依据图示可知：CuCl₂、CuSO₄、SO₂、H₂O反应生成H₂SO₄、CuCl，产生CuCl的化学方程式依据得失电子守恒得到：CuCl₂+CuSO₄+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+2H₂SO₄，
故答案为：CuCl₂+CuSO₄+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+2H₂SO₄；
（4）生产中为了提高CuCl产品的质量，采用抽滤或者减压过滤法快速过滤，析出的CuCl晶体不用水而用无水乙醇洗涤的目的是减少CuCl的损失，生产过程中调节溶液的pH不能过大的原因是防止CuCl水解；
故答案为：抽滤或者减压过滤；减少产品CuCl的损失；防止CuCl的水解；
（5）依据图示可知：Cu+2 H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O反应中生成的CuSO₄和 SO₂为1：1，CuCl₂+CuSO₄+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+2 H₂SO₄反应中消耗CuSO₄和SO₂也为1﹕1，所以理论上不需要补充SO₂气体，
故答案为：Cu+2 H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O反应中生成的CuSO₄和 SO₂为1：1，CuCl₂+CuSO₄+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+2 H₂SO₄反应中消耗CuSO₄和SO₂也为1﹕1，所以理论上不需要补充SO₂气体；
（6）氯化亚铜具有还原性，易被氧化而变质，具有见光分解，所以生产中应防止CuCl的氧化和见光分解，减少产品CuCl的损失，
故答案为：防止CuCl的氧化和见光分解；
（7）①玻璃珠在物质溶解过程中可以加速固体的溶解，故答案为：加速固体的溶解；
④根据题目中所给数据及平行实验结果相差不能超过0.3%，滴定0.25g样品消耗硫酸铈标准溶液的平均体积是23.9ml，结合方程式可知：CuCl+FeCl₃═CuCl₂+FeCl₂，CuCl的纯度为23.9×10^-3L×0.1 mol•L^-1×99.5g•mol^-1/0.25g×100%=95%；
故答案为：95%．

点评 本题为工艺流程题，为高考热点和难点，设计物质的分离、物质的制备，明确物质的性质是解题关键，注意物质性质的理解应用，题目难度较大．