题目内容

17.CuCl常用作有机合成催化剂,实验室以初级铜矿粉(主要含Cu2S及少量Fe2O3、FeO等)为原料制备活性CuCl.实验过程如图:

(1)“酸浸”中,加入稀H2SO4不宜过量太多的原因是避免“除杂”步骤消耗更多的氨水和NH4HCO3.
(2)已知:Cu(OH)2可溶于氨水形成深蓝色[Cu(NH3)4]2+溶液.
①“分解”实验条件及现象如表所示.
序号温度/℃压强/kPa时间/min残液颜色
A110101.360浅蓝色
B10074.640很浅
C9060.030无色透明
则“分解”实验条件应选C(填序号).
②“分解”生成的NH3可以回收利用.在实验室用图装置来收集NH3,当集气瓶收集满NH3时观察到的现象是漏斗中的液面忽上忽下.

(3)CuCl易氧化,Ksp(CuCl)=1.2×10-6.“合成”中生成CuCl的离子方程式为SO2+2CuO+2Cl-═2CuCl+SO42-;请补充从“合成”所得混合物中得到CuCl的实验操作步骤:过滤、洗涤、真空干燥或隔绝空气干燥
(4)请补充“除杂”步骤中分别回收Fe(OH)3和MnCO3的实验方案:向“滤液Ⅰ”中边搅拌边滴加氨水至溶液pH为[3.2,4.7),将所得沉淀过滤、洗涤、干燥得Fe(OH)3.再向滤液中边搅拌边滴加氨水和碳酸氢铵混合溶液至pH=10,有大量MnCO3沉淀生成,将沉淀过滤、洗涤、干燥得MnCO3.
【已知:pH=3.2时,Fe(OH)3沉淀完全;pH=4.7时,Cu(OH)2开始沉淀;pH=10时,MnCO3沉淀完全】

分析 初级铜矿粉(主要含Cu2S及少量Fe2O3、FeO等)中加入稀硫酸、二氧化锰,Cu2S和二氧化锰、稀硫酸发生氧化还原反应,发生的离子反应方程式为Cu2S+2MnO2+8H+=2Cu2++2Mn2++S+4H2O,杂质FeO、Fe2O3分别与稀硫酸反应离子方程式为2FeO+2MnO2+8H+=2Fe3++Mn2++4H2O、Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O,过滤生成的S;向滤液中加入氨水调节溶液的pH值,铁离子生成Fe(OH)3沉淀,加入碳酸氢铵,得到MnCO3沉淀,过滤,得到的滤液中含有Cu(NH3)4CO3,加热Cu(NH3)4CO3得到CuO,反应方程式为Cu(NH3)4CO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+4NH3↑+CO2↑,CuO与盐酸、二氧化硫反应:SO2+2CuO+2Cl-═2CuCl+SO42-,经过过滤、洗涤、真空干燥或隔绝空气干燥得产品,
(1)硫酸与氨水、碳酸氢铵反应;
(2)①分解Cu(NH3)4CO3应选择将铜元素尽可能多的生成CuO中,而不是留在溶液中;
②根据氨气的溶解性与气压分析;
(3)CuO与二氧化硫生成CuCl和硫酸根离子,CuCl易被氧化,真空干燥或隔绝空气干燥;
(4)根据金属离子沉淀的pH,分析可得.

解答 解:(1)避免“除杂”步骤消耗更多的氨水和NH4HCO3,故酸浸中,加入稀H2SO4不宜过量太多;
故答案为:避免“除杂”步骤消耗更多的氨水和NH4HCO3;
(2)①由表可知,C中时间较短,蒸氨效果较好;
故答案为:C;
②在实验室用图2装置来收集当集气瓶收集满氨时,氨气极易溶于水,使漏斗中气压减小,液面上升,上升后,漏斗与烧杯中液体分离,液面又下降,故现象是漏斗中的液面忽上忽下;
故答案为:漏斗中的液面忽上忽下;
(3)二氧化硫与铜离子反应生成CuCl沉淀的反应,离子方程式为:SO2+2CuO+2Cl-═2CuCl+SO42-;CuCl易被氧化,故用过滤、洗涤、真空干燥或隔绝空气干燥得产品;
故答案为:SO2+2CuO+2Cl-═2CuCl+SO42-;真空干燥或隔绝空气干燥;
(4)根据已知回收Fe(OH)3和MnCO3的实验方案:向“滤液Ⅰ”中边搅拌边滴加氨水至溶液pH为[3.2,4.7),将所得沉淀过滤、洗涤、干燥得Fe(OH)3.再向滤液中边搅拌边滴加氨水和碳酸氢铵混合溶液至pH=10,有大量MnCO3沉淀生成,将沉淀过滤、洗涤、干燥得MnCO3;
故答案为:边搅拌边滴加氨水至溶液pH为[3.2,4.7),将所得沉淀过滤、洗涤、干燥得Fe(OH)3.再向滤液中边搅拌边滴加氨水和碳酸氢铵混合溶液至pH=10,有大量MnCO3沉淀生成,将沉淀过滤、洗涤、干燥得MnCO3.

点评 本题考查物质制备,为高频考点,侧重考查学生获取信息、利用信息及元素化合物性质解答问题能力,涉及氧化还原反应、物质分离提纯等知识点,明确元素化合物性质、化学反应原理是解本题关键,注意分析流程图中各个阶段发生的反应及各物质成分,题目难点中等.

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