题目内容
【题目】氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业。CuCl难溶于醇和水,可溶于氯离子浓度较大的体系,在潮湿空气中易水解氧化。以海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)为原料,采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下:
回答下列问题:
(1)写出“溶解”过程中发生的氧化还原反应的离子方程式(N元素被还原到最低价):_______,溶解温度应控制在60-70℃,原因是_______。
(2)写出步骤③中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。已知NH4Cl、Cu2+的物质的量之比[n(NH4Cl)/n(Cu2+)]与Cu2+沉淀率的关系如图所示,当氯化铵用量增加到一定程度后的氯化亚铜的沉淀率减少,其可能的原因是__________。
(3)步骤⑤包括用pH=2的酸洗、水洗两步操作,酸洗采用的酸是_____(写名称),回收的主要物质是____(写化学式)
(4)上述工艺中,步骤⑥醇洗的作用是__________。
(5)称取2.000g CuCl样品(杂质不参与反应),溶于一定量的0.5000mol/L FeCl3溶液中,加水稀释至200mL得到溶于,取20.00mL用0.1000mol/L的Ce(SO4)2溶液滴定到终点,消耗20.00mL Ce(SO4)2
有关反应式:Fe3++CuCl═Fe2++Cu2++Cl﹣ Ce4++Fe2+═Fe3++Ce3+
则样品中CuCl的质量分数_________。
【答案】 Cu+NO3-+10H+=4Cu2++NH4++3H2O 温度低溶解速度慢,温度过高铵盐分解 2:1 生成的CuCl有溶解于氯化铵溶液中 硫酸 (NH4)2SO4 醇洗有利于加快除去CuCl表面水分防止其水解氧化 99.50%
【解析】酸性条件下硝酸根离子具有氧化性,可氧化海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)生成硫酸铜,过滤后在滤液中加入亚硫酸铵发生氧化还原反应生成CuCl,发生2Cu2++SO32-+2Cl-+H2O=2CuCl+SO42-+2H+,得到的CuCl经硫酸酸洗,水洗后再用乙醇洗涤,烘干得到氯化亚铜;
(1)由于酸性条件下硝酸根离子具有氧化性,可氧化Cu生成Cu2+,N元素被还原到最低价,即硝酸根离子的还原产物为NH4+,根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒可得反应的离子方程式为Cu+NO3-+10H+=4Cu2++NH4++3H2O;溶解温度应控制在60-70℃,原因是温度低溶解速度慢,温度过高铵盐分解;
(2)步骤③中铜离子与亚硫酸铵发生氧化还原反应生成CuCl,发生2Cu2++SO32-+2Cl-+H2O=2CuCl+SO42-+2H+,氧化剂与还原剂的物质的量之比为2:1;当氯化铵用量增加到一定程度后氯化亚铜的沉淀率减少,原因是生成的氯化亚铜又溶解于氯化铵溶液中;
(3)由流程可知,经酸洗、水洗后得到硫酸铵,则应加入硫酸,为防止CuCl溶解,不能加入硝酸等氧化性酸,也不能加入盐酸,防止引入新杂质;可回收的主要物质是(NH4)2SO4;
(4)步骤⑥为醇洗,因乙醇沸点低,易挥发,则用乙醇洗涤,可快速除去固体表面的水分,防止水解、氧化,;
(5)根据Fe3++CuCl═Fe2++Cu2++Cl﹣ Ce4++Fe2+═Fe3++Ce3+可知存在关系式:CuCl~~~~~Fe2+~~~~~~~~Ce4+,
用0.1000mol/L的Ce(SO4)2溶液滴定到终点,消耗20.00mL Ce(SO4)2,则Ce4+的物质的量为0.1000mol/L×0.02L=0.002mol,故CuCl的物质的量为0.002mol,样品中CuCl的质量分数×
×100%=99.50%。
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