Question

[化学一选修2：化学与技术]（15分）

氯化亚铜(CuCl)是白色粉末，微溶于水，不溶于乙醇，在空气中会被迅速氧化成绿色碱式盐。从酸性电镀废液(主要含Cu2＋、Fe3＋)中制备氯化亚铜的工艺流程图如下：

金属离子含量与混合液pH、CuCl产率与混合液pH的关系图如图。

【已知：金属离子浓度为1 mol·L－1时，Fe(OH)3开始沉淀和沉淀完全的pH分别为1.4和3.0，Cu(OH)2开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.2和6.7】请回答下列问题：

（1）酸浸时发生反应的离子方程式是________；析出CuCl晶体时的最佳pH在________左右。

（2）铁粉、氯化钠、硫酸铜在溶液中反应生成CuCl的离子反应方程式为____________________________。

（3）析出的CuCl晶体要立即用无水乙醇洗涤，在真空干燥机内于70℃干燥2 h、冷却密封包装。70℃真空干燥、密封包装的目的是____________________________________________。

（4）产品滤出时所得滤液的主要分成是________，若想从滤液中获取FeSO4·7H2O晶体，还需要知道的是__________________。

（5）若将铁粉换成亚硫酸钠也可得到氯化亚铜，试写出该反应的化学方程式：______________________。为提高CuCl的产率，常在该反应体系中加入稀碱溶液，调节pH至3.5。这样做的目的是__________________________________________。

Answer 1

（1）Cu(OH)2+2H+=Cu2++2H2O 3

（2）2 Cu2++2Cl-+Fe=2CuCl↓+Fe2+

（3）加快乙醇和水的蒸发，防止CuCl被空气氧化

（4）Na2SO4和FeSO4 不同温度下硫酸钠和硫酸亚铁的溶解度

（5）2 CuSO4+ Na2SO3+2NaCl+ H2O=2CuCl↓+2 Na2SO4+ H2SO4

OH-中和了反应中的H+，有利于平衡向右移动，提高CuCl的产率。但当OH-浓度过大时，Cu+能与OH-结合，生成氢氧化亚铜，从而降低了CuCl的产率。

【解析】

试题分析：（1）pH=4时铁离子的浓度为0，所以酸浸时主要发生的离子反应是产生的氢氧化铜沉淀和酸的反应，离子方程式是Cu(OH)2+2H+=Cu2++2H2O；根据图像可得，CuCl的产率最高点对应的pH值是3；

（2）Fe、氯化钠、硫酸铜发生反应生成CuCl沉淀，则Cu元素的化合价降低，所以Fe元素的化合价升高，则发生离子的方程式是2 Cu2++2Cl-+Fe=2CuCl↓+Fe2+

（3）因为CuCl微溶于水，不溶于乙醇，在空气中会被迅速氧化成绿色碱式盐，所以70℃真空干燥、密封包装的目的是加快乙醇和水的蒸发，防止CuCl被空气氧化；

（4）根据Fe、氯化钠、硫酸铜发生的反应判断，产品滤出时所得滤液的主要分成Na2SO4和FeSO4；若想从滤液中获取FeSO4·7H2O晶体，需将二者分离，所以还需要知道的是不同温度下硫酸钠和硫酸亚铁的溶解度，从而利用溶解度的不同分离二者；

（5）若将铁粉换成亚硫酸钠也可得到氯化亚铜，则亚硫酸钠起到还原剂的作用，亚硫酸根离子被氧化为硫酸根离子，反应的化学方程式为：2 CuSO4+ Na2SO3+2NaCl+ H2O=2CuCl↓+2 Na2SO4+ H2SO4；

为提高CuCl的产率，常在该反应体系中加入稀碱溶液，调节pH至3.5。这样做的目的是OH-中和了反应中的H+，有利于平衡向右移动，提高CuCl的产率。但当OH-浓度过大时，Cu+能与OH-结合，生成氢氧化亚铜，从而降低了CuCl的产率，所以控制pH至3.5.

考点：考查物质制备流程的分析，反应产物的判断，化学方程式的书写，对图像的分析