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【题目】一种以NH4Cl酸性蚀铜废液[含NH4Cl,Cu(NH3)4Cl2、CuCl、CuSO4及盐酸等]为原料制备CuCl并回收Cu(OH)2的工艺流程如图:

已知:CuCl溶于浓盐酸,难溶于水,不溶于乙醇。

回答下列问题:

(1)“反应1”中,NaCl、Cu与CuSO4反应的离子方程式为__;生产中常将“过滤1”的滤渣返回到“反应1”中,其目的是__。

(2)“水解”步骤中,溶液中的CuCl43-在加入大量水稀释即可析出CuCl,原因是__(结合离子方程式,从平衡角度分析)。

(3)湿的CuCl在空气中易被氧化为Cu2(OH)3Cl,该反应的化学方程式为__。

(4)“反应2”需加入的试剂X是__;“吹脱”出来的NH3可用于生产碳铵化肥,主要反应的化学方程式为__。

(5)测定产品中CuCl质量分数的步骤如下:称取ag产品,加入稍过量的FeCl3溶液,待溶解后用邻菲罗啉作指示剂,立刻用cmol·L-1的Ce(SO4)2标准溶液滴定到终点,消耗标准溶液VmL。则产品中CuCl的质量分数为__(已知滴定反应为Ce4++Fe2+=Ce3++Fe3+,列出计算式)。

【答案】Cu+Cu2++8Cl-2CuCl43- 提高铜元素的利用率 CuCl43-CuCl+3Cl-,稀释时,平衡向粒子数增多的方向移动,即平衡右移 4CuCl+O2+4H2O=2Cu2(OH)3Cl+2HCl或12CuCl+3O2+6H2O=4Cu2(OH)3Cl+4CuCl2 NaOH溶液 NH3+H2O+CO2=NH4HCO3 ×100%

【解析】

NH4Cl酸性蚀铜废液[含NH4Cl,Cu(NH3)4Cl2、CuCl、CuSO4及盐酸等],加入铜单质和氯化钠,生成CuCl43-,水解后生成CuCl,因CuCl溶于浓盐酸,难溶于水,不溶于乙醇,故用乙醇除杂。

(1)“反应1”中,根据氧化还原反应原理,NaCl、Cu与CuSO4反应的离子方程式为Cu+Cu2++8Cl-2CuCl43-;滤渣含有铜元素,生产中常将“过滤1”的滤渣返回到“反应1”中,其目的是提高铜元素的利用率。

(2)“水解”步骤中,溶液中的CuCl43-在加入大量水稀释即可析出CuCl,原因是CuCl43-CuCl+3Cl-,稀释时,平衡向粒子数增多的方向移动,即平衡右移。

(3)湿的CuCl在空气中易被氧化为Cu2(OH)3Cl,根据氧化还原反应原理,该反应的化学方程式为4CuCl+O2+4H2O=2Cu2(OH)3Cl+2HCl或12CuCl+3O2+6H2O=4Cu2(OH)3Cl+4CuCl2。

(4)过滤2的滤液中含有Cu2+ ,与碱反应生成氢氧化铜,因此,“反应2”需加入的试剂X是NaOH溶液;“吹脱”出来的NH3可用于生产碳铵化肥,即化肥中含有铵根和碳元素,碳元素多为碳酸根,主要反应的化学方程式为NH3+H2O+CO2=NH4HCO3。

(5)已知滴定反应为Ce4++Fe2+=Ce3++Fe3+,用cmol·L-1的Ce(SO4)2标准溶液滴定到终点,消耗标准溶液VmL,即该反应消耗了0.01cVmol的亚铁离子,产品中CuCl与氯化铁的反应为CuCl+Fe3+=Cu2++Fe2+ +Cl-,即产品中CuCl的物质的量为0.01cVmol,产品中CuCl的质量分数为×100%。

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