题目内容

14．以海绵铜（主要成分为铜和氧化铜）为原料，采用硝酸铵氧化分解技术生产氧化亚铜的工艺流程如下：

请回答下列问题：
（1）溶解时硫酸浓度一般控制在0.25mol•L-1，配制1000mL此硫酸，需要质量分数为98%，密度为1.84g•cm-3浓硫酸13.6mL．
（2）海绵铜中铜溶解时，只生成两种盐，该反应的离子方程式为4Cu+NO3-+10H+=4Cu2+↓+NH4++3H2O．
（3）溶解时需要控制温度在60～70℃，原因是温度低溶解速度慢、温度过高铵盐分解．
（4）水洗时，不能（填“能”或“不能”）用pH=2的硝酸代替pH=2的硫酸，理由是pH=2的硝酸会与产品CuCl发生反应．
（5）还原、氧化过程中发生反应的化学方程式为（NH4）2SO3+2CuSO4+2NH4Cl+H2O=2（NH4）2SO4+2CuCl↓+H2SO4，亚硫酸铵要适当过量，原因可能是提高Cu2+的还原速率，同时可以防止生成Cu+被空气氧化（答一点即可）．

分析 酸性条件下硝酸根离子具有氧化性，可氧化海绵铜（主要成分是Cu和少量CuO）生成硫酸铜，过滤后在滤液中加入亚硫酸铵发生氧化还原反应生成CuCl，发生反应：2Cu2++SO32-+2Cl-+H2O=2CuCl+SO42-+2H+，得到的CuCl经硫酸酸洗，水洗后再用乙醇洗涤，烘干得到氯化亚铜；
（1）根据c=$\frac{1000ρω}{M}$计算浓硫酸的物质的量，再根据稀释定律，稀释前后溶质物质的量相等，进而计算需要浓硫酸的体积；
（2）海绵铜加入硫酸酸化的硝酸铵，由于酸性条件下硝酸根离子具有强氧化性，可氧化Cu生成Cu2+，硝酸根离子可被还原生成铵根离子，只生成两种盐，根据电子得失守恒以及原子守恒来配平；
（3）由于酸性条件下硝酸根离子具有氧化性，可氧化Cu生成Cu2+，溶解温度应控制在60-70℃，原因是温度低溶解速度慢，温度过高铵盐分解；
（4）硝酸具有强氧化性，能将CuCl氧化生成Cu2+；
（5）根据流程图结合氧化还原反应可知亚硫酸铵、氯化铵、硫酸铜和水反应生成硫酸铵、氯化亚铜和硫酸；亚硫酸铵要适当过量，可以提高Cu2+的还原速率，同时可以防止生成Cu+被空气氧化生成Cu2+．

解答 解：酸性条件下硝酸根离子具有氧化性，可氧化海绵铜（主要成分是Cu和少量CuO）生成硫酸铜，过滤后在滤液中加入亚硫酸铵发生氧化还原反应生成CuCl，发生反应：2Cu2++SO32-+2Cl-+H2O=2CuCl+SO42-+2H+，得到的CuCl经硫酸酸洗，水洗后再用乙醇洗涤，烘干得到氯化亚铜；
（1）浓硫酸的物质的量浓度c=$\frac{1000ρω}{M}$=$\frac{1000×1.84×98%}{98}$mol/L=18.4mol/L，设需要浓硫酸的体积为V，根据稀释定律，稀释前后溶质物质的量相等，则：V×18.4mol/L=1000mL×0.25mol•L-1；
解得：V=13.6mL；
故答案为：13.6；
（2）海绵铜加入硫酸酸化的硝酸铵，由于酸性条件下硝酸根离子具有强氧化性，可氧化Cu生成Cu2+，硝酸根离子可被还原生成铵根离子，反应的离子方程式为：4Cu+NO3-+10H+=4Cu2++NH4++3H2O；
故答案为：4Cu+NO3-+10H+=4Cu2++NH4++3H2O；
（3）酸性条件下硝酸根离子具有氧化性，可氧化Cu生成Cu2+，溶解温度应控制在60-70℃，原因是温度低溶解速度慢，温度过高铵盐分解；
故答案为：温度低溶解速度慢、温度过高铵盐分解；
（4）硝酸具有强氧化性，能将产品CuCl氧化生成Cu2+，所以水洗时，不能用pH=2的硝酸代替pH=2的硫酸；
故答案为：不能；pH=2的硝酸会与产品CuCl发生反应；
（5）由流程图结合氧化还原反应可知亚硫酸铵、氯化铵、硫酸铜和水反应生成硫酸铵、氯化亚铜和硫酸；化学方程式为：（NH4）2SO3+2CuSO4+2NH4Cl+H2O=2（NH4）2SO4+2CuCl↓+H2SO4，亚硫酸铵要适当过量，可以提高Cu2+的还原速率，同时可以防止生成Cu+被空气氧化；
故答案为：（NH4）2SO3+2CuSO4+2NH4Cl+H2O=2（NH4）2SO4+2CuCl↓+H2SO4；提高Cu2+的还原速率，同时可以防止生成Cu+被空气氧化．

点评 本题主要考查对工业流程的分析、物质制备原理的分析判断，试题难度较大，注意氧化还原反应原理的运用．

练习册系列答案
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13．一定条件下，下列物质不能与Al3+发生反应的是（　　）
A．盐酸B．氢氧化钠溶液C．氨水D．水
5．氯化亚铜（CuCI）是有机合成工业中应用较广泛的催化剂，微溶于水，不溶于乙醇．工业上以废旧铜为原料生产氯化亚铜的流程如下：

（l）写出过程①的主要化学方程式Cu+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O．
（2）分析下表，析出CuCl晶体时的最佳pH为2；当pH较大时，CuCI晶体产率较低，其原因是pH增大，Cu2+水解损失增加．
 pH1 2 3 4 5  67 
 CuCl产率（%） 70 90 8278 75 72 70 
（3）析出的CuCl晶体不用水而用乙醇洗涤的目的是CuCl不溶于乙醇，微溶于水，可减少晶体损失，且乙醇易挥发，利于干燥．
（4）为了更好体现绿色化学思想，有人提出如下方案：方案一：可将上述X稀溶液用于废铜的处理（如图所示），则Y可以为O2（填化学式）．

方案二：①中Cu与浓H2SO4反应所得SO2和CuSO4用于②中CuCl的制备，理论上不需要（“需要”或“不需要”）另外补充SO2，原因是反应①Cu+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O中生成的CuSO4和SO2的物质的量之比为1：1，而反应②CuSO4+CuCl2+SO2+2H2O═2Cucl↓+2H2SO4需要的CuSO4和SO2的物质的量之比也恰好为1：1，所以理论上不需要补充SO2（结合化学方程式回答）．
2．为提高氯化铵的经济价值，我国化学家设计了利用氢氧化镁热分解氯化铵制氨气并得到碱式氯化镁[Mg（OH）Cl]的工艺．某同学根据该原理设计的实验装置如图：

请回答下列问题：
（1）装置A中发生反应生成碱式氯化镁的化学方程式为Mg（OH）2+NH4Cl?MgOHCl+NH3↑+H2O，装置B中碱石灰的作用是干燥氨气．
（2）反应过程中持续通入N2的作用有两点：一是使反应产生的氨气完全导出并被稀硫酸充分吸收，二是防止装置C中的AlCl3溶液倒吸入装置B．
（3）由MgCl2溶液蒸发得到MgCl2•6H2O晶体，蒸发的目的是a．
a．得到热饱和溶液      b．析出晶体
（4）镁是一种用途很广的金属材料，目前世界上60%的镁从海水中提取．
①若要验证所得无水MgCl2中不含NaCl，最简单的操作方法是：用铂丝蘸取少量固体，置于酒精灯火焰上灼烧，若无黄色火焰产生，则证明所得无水氯化镁晶体中不含氯化钠．
②由MgCl2•6H2O制备无水MgCl2的操作在HCl氛围中进行，若在空气中加热，则会生成Mg（OH）Cl．
9．已知：
 药品名称 熔点/℃ 沸点/℃密度g/cm3 溶解性
 正丁醇
（CH3CH2CH2OH）		-89.5 117.7 0.8098 微溶于水，溶于浓硫酸
 l-溴丁烷
（CH3CH2CH2CH2Br）		-112.4 101.6 1.2760 不溶于水和浓硫酸
制备1-浪丁烷粗产品在图1装里的圆底烧瓶中依次加人NaBr，lOmL正丁醇．分批加人1，1的硫酸溶液，摇匀，加热30min，发生如下反应：NaBr+H2SO4+CH3CH2CH2OH→CH3CH2CH2Br+NaHSO4+H2O．
（1）反应装置中还需要加人固体M，加人M的目的是防止液体暴沸；．配制体积比为1，1的硫酸所用的玻璃仪器为bcd．a．天平　b．量筒　 C．玻璃棒　d．烧杯
（2）冷凝管的进水口是．端，这样选择的原因是能更充分冷凝．
（3）下列图2装置中，能代替图1中最后的收集装里的是B、D、E．
（4）若用浓硫酸进行实验，有机层中会呈现棕黄色，除去其中杂质的正确方法是d
a．蒸馏　　　　　　b．氢氧化钠溶液洗涤
c．用四氛化碳萃取 d．用亚硫酸钠溶液洗涤
（5）制备精品．将得到的粗1一澳丁烷依次用浓硫酸、水、10写碳酸钠、水洗涤后加人无水抓化钙进行干燥，然后再将1-澳丁烷按图3装置燕馏．
①收集产品时，控制的温度应在101.6℃左右，区分1一澳丁烷精品和粗品的一种方法是测熔沸点．
②实验制得的1一澳丁烷的质量为10.895g，则正丁醇的转化率为72.6%．（保留3位小数）
19．以下有关元素性质的说法不正确的是（　　）
A．具有下列电子排布式的原子中，①1s22s22p63s23p2　②1s22s22p3　③1s22s22p2　④1s22s22p63s23p1　原子半径④＞①＞③＞②
B．具有下列价电子排布式的原子中，①1s22s22p63s2；②1s22s22p63s23p1；③1s22s2 2p3；④1s22s22p4．第一电离能：③＞④＞①＞②
C．①Na、K、Rb　②N、P、As　③O、S、Se 　④Na、P、Cl，元素的电负性随原子序数增大而递增的是④
D．某元素气态基态原子的逐级电离能（kJ•mol-1）分别为738、1451、7733、10540、13630、17 995、21703，当它与氯气反应时可能生成的阳离子是X3+
6．如果取一块冰放在容器里，不断地升高温度，可以实现：“冰→水→水蒸气→氢气和氧气”的变化，在各步变化时破坏的粒子间的主要相互作用依次是（　　）
A．氢键、极性键、非极性键B．氢键、氢键、极性键
C．氢键、氢键、非极性键D．氢键、非极性键、极性键
3．下列实验操作或装置正确的是（　　）
A．
制备氢氧化铁胶体		B．
制取NH3
C．
证明H2CO3酸性强于苯酚		D．
制备乙酸乙酯
4．下列各组离子在溶液中可大量共存的是（　　）
A．K+，Cl-，CO32-，Na+B．H+，Ba2+，Fe3+，S2-
C．NH4+，SO42-，K+，OH-D．H+，NO3-，Na+，SiO32-

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