题目内容

【题目】氯化亚铜是一种重要的化工产品,广泛用于颜料、电镀和有机合成等方面。它不溶于H2SO4和醇,微溶于水,可溶于浓盐酸和氨水,在潮湿空气中易水解且被氧化成绿色的碱式氯化铜[Cu(OH)C1]。以海绵铜(主要成分是Cu,还含少量CuO)为原料,采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺流程如图:

回答下列问题:

(1)为了提高“溶解”速率,工业生产中宜采用的措施有__(答两条即可)。

(2)写出“溶解”过程中发生氧化还原反应的离子方程式:__。

(3)“过滤2”所得滤液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等操作获得一种化学肥料,它的主要成分是__(填化学式)。

(4)工业生产中,用pH=2的硫酸洗涤“产品”,其目的是__。

(5)氯化亚铜产率与温度、溶液pH的关系如图所示。据图分析,流程化生产氯化亚铜的过程中,温度过低会影响CuCl产率的原因是__;温度过高、pH过大也会影响CuCl产率的原因是__。

(6)目前利用膜电解再生氨性含铜蚀刻废液制备氯化亚铜的技术获得突破。首先在电解槽中电解氨性含铜蚀刻废液,电解后向阴极液中加入盐酸酸化,再倒入蒸馏水稀释得到氯化亚铜沉淀。电解装置如图所示,阴极区发生的电极反应为__,阳极区溶液的pH将__(填“变大”或“变小”)。

【答案】适当加热,适当增大硫酸浓度 3Cu+2NO3-+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O (NH4)2SO4 抑制CuCl的水解 温度过低反应速率慢 Cu2+容易向CuO和Cu2O转化[或铵盐(如氯化铵、亚硫酸铵)受热易分解] Cu(NH3)42++e-+2H2O=Cu(NH3)2++2NH3·H2O 变小

【解析】

海绵铜加入硫酸和硝酸铵溶解得到溶液主要是硫酸铜,硫酸铵等,加入亚硫酸铵还原硫酸铜、加入氯化铵,生成氯化亚铜,发生反应2CuSO4+(NH4)2SO3+2NH4Cl+H2O=2CuCl↓+2(NH4)2SO4+H2SO4,过滤得到固体为CuCl,滤液主要是硫酸铵和硫酸,以此解答该题。

(1) 从影响反应速率的因素角度分析,反应物接触面积越大,反应速率越快,或者适当升高反应液的温度,适当增大硫酸的浓度等也可以增大“溶解”速率;

(2) 在酸性条件下硝酸根离子能氧化铜,还原产物为NO,对应的离子方程式为3Cu+2NO3-+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O;

(3) 亚硫酸铵被溶液中的CuSO4氧化成硫酸铵,Cu2+被还原成CuCl,对应的化学方程式为2CuSO4+(NH4)2SO3+2NH4Cl+H2O═2CuCl↓+2(NH4)2SO4+H2SO4;

(4)CuCl是强酸弱碱盐,易水解,用硫酸洗涤氯化亚铜,避免氯化亚铜水解;

(5) 流程化生产氯化亚铜的过程中,温度过低反应速率慢,CuCl产率低;温度过高、pH过大,Cu2+容易向CuO和Cu2O转化,且温度过高,铵盐(如氯化铵、亚硫酸铵)受热易分解;

(6) 根据电解装置,阴极得电子,其电极反应式为[Cu(NH3)4]2++e-+2H2O=[Cu(NH3)2]++2NH3H2O;阳极的电极反应式为4OH--4e-═O2↑+2H2O,溶液的pH将变小。

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