Question

【题目】铜及其化合物应用广泛。

Ⅰ.氯化亚铜(CuCl)广泛用于化工、印染、有机合成等行业。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氯化亚铜的工艺过程如下：

已知：CuCl难溶于醇和水，可溶于氯离子浓度较大的体系，在潮湿空气中易氧化。回答下列问题：

（1）步骤①中N元素被还原为最低价，则Cu溶解的离子方程式为_______________。

（2）步骤③中(NH4)SO3要适当过量，目的是使Cu2+充分还原，并保证Cu2+的还原速率和_____，其主要反应的离子方程式________________。已知NH4Cl、Cu2+的物质的量之比[n(NH4Cl]/n(Cu2+)]与Cu2+沉淀率的关系如下图所示，当氯化铵用量增加到一定程度后Cu2+的沉淀率减少，原因是_____________________。

（3）步骤⑥中醇洗的目的是____________________________。

Ⅱ.以氧缺位铁酸铜(CuFe2O4-x)作催化剂，可利太阳能热化学循环法分解H2O制H2，其物质转化如图所示。

（4）氧缺位铁酸铜(CuFe2O4-x)与水反应的化学方程式为_______________。

（5）若x=0.15，则1mol CuFe2O4-x参与一次该循环，理论上能制得的H2体积为_______L(标准状况下)。

Answer 1

【答案】4Cu+NO3-+10H+ = 4Cu2++NH4++3H2O 防止CuCl被空气氧化 2Cu2++SO32－+ 2Cl－+H2O = 2CuCl↓+SO42－+2H+ 生成的氯化亚铜又溶解于氯化铵溶液中 有利于加快除去滤饼表面的水分 CuFe2O4－x+xH2O=CuFe2O4+xH2 3.36

【解析】

试题Ⅰ.（1）步骤①中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元素被还原为最低价生成NH4+；(2)步骤③中铜离子与亚硫酸铵发生氧化还原反应生成CuCl，离子方程式是2Cu2++SO32-+2Cl-+H2O=2CuCl+SO42-+2H+，（NH4）2SO3要适当过量，目的有：保证Cu2+的还原速率，防止CuCl被空气氧化；CuCl可溶于氯离子浓度较大的体系，当氯化铵用量增加到一定程度后氯化亚铜又溶解于氯化铵溶液中；（3）CuCl难溶于醇，乙醇沸点低，易挥发，用乙醇洗涤，可快速除去固体表面的水分，防止水解、氧化；Ⅱ. （4）根据图示，氧缺位铁酸铜(CuFe2O4-x)与水反应生成CuFe2O4和H2；（5）根据化学方程式计算x=0.15时，生成氢气的体积。

解析：Ⅰ.（1）步骤①中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元素被还原为最低价生成NH4+，反应离子方程式是4Cu+NO3-+10H+ = 4Cu2++NH4++3H2O；(2)步骤③中铜离子与亚硫酸铵发生氧化还原反应生成CuCl，反应离子方程式是2Cu2++SO32-+2Cl-+H2O=2CuCl+SO42-+2H+，（NH4）2SO3要适当过量，目的有：保证Cu2+的还原速率，（NH4）2SO3具有还原性，可以防止CuCl被空气氧化；CuCl可溶于氯离子浓度较大的体系，当氯化铵用量增加到一定程度后氯化亚铜又溶解于氯化铵溶液中，所以当氯化铵用量增加到一定程度后Cu2+的沉淀率减少；（3）CuCl难溶于醇，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；Ⅱ. （4）根据图示，氧缺位铁酸铜(CuFe2O4-x)与水反应生成CuFe2O4和H2，反应方程式是CuFe2O4－x+xH2O=CuFe2O4+xH2；（5）根据化学方程式CuFe2O4－x+xH2O=CuFe2O4+xH2，可知x=0.15时，1mol CuFe2O4-x参与生成0.15mol氢气，标准状况下的体积是3.36L。