Question

4．氯化亚铜（CuCl）是白色粉末，不溶于水、乙醇，熔点422℃，沸点1366℃，在空气中迅速被氧化成绿色，常用作有机合成工业中的催化剂．以粗盐水（含Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等杂质）．Cu、稀硫酸，SO₂等为原料合成CuCl的工艺如下：

（1）反应I中加BaCl₂溶液的作用是沉淀硫酸根离子，步骤①②不能交换，原因是过量的Ba²⁺无法除去．
（2）我国主要采用煅烧硫铁矿制取二氧化硫，其化学方程式为4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂，将二氧化硫转变为三氧化硫的设备名称为接触室．
（3）反应V的化学方程式为2Cu+O₂+2H₂SO₄=2CuSO₄+2H₂O．
（4）反应VI的离子方程式为2Cu²⁺+2Cl^-+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+4H⁺+SO₄^2-．
（5）反应VI后，过滤得到CuCl沉淀，用无水乙醇洗涤沉淀，在真空干燥机内于70℃干燥2小时，冷却，密封包装即得产品．于70℃真空干燥的目的是加快乙醇和水的蒸发，防止CuCl被空气氧化．
（6）320g铜经反应V和反应VI制CuCl，若反应V中铜的转化率为90%，反应VI中硫酸铜的损失率为5%，可得到95%的CuCl的质量为447.75g（保留小数点后两位）．

Answer 1

分析 由流程分析，粗盐水加入过量氯化钡沉淀硫酸根离子，加入过量氢氧化钠沉淀镁离子，最后加入碳酸钠沉淀过量的钡离子、钙离子，过滤后加入盐酸除去过量的碳酸钠，得到较纯净的氯化钠溶液，电解得到氢氧化钠溶液，氢气和氯气，利用生成的氯气和过量铜反应生成氯化亚铜；也可以利用铜、氧气、稀硫酸反应生成硫酸铜通入二氧化硫还原得到氯化亚铜，
（1）粗盐提纯中加入氯化钡溶液时沉淀硫酸根离子，步骤①②不能交换，否则加入过量的氯化钡溶液中钡离子不能除去；
（2）煅烧硫铁矿制取二氧化硫，二硫化亚铁和氧气反应生成氧化铁和二氧化硫，工业制备硫酸的过程中将二氧化硫转变为三氧化硫的设备名称为接触室；
（3）依据流程分析反应Ⅴ是铜和氧气，稀硫酸反应生成硫酸铜和水；
（4）二氧化硫和硫酸铜之间可以发生氧化还原反应生成氯化亚铜沉淀；
（5）乙醇和水易挥发，CuCl具有还原性，可以被空气氧化；
（6）依据反应过程中铜元素守恒计算．

解答 解：（1）反应I中加BaCl₂溶液的作用是沉淀硫酸根离子，步骤①②不能交换，原因是过量的Ba²⁺无法除去，
故答案为：沉淀硫酸根离子；过量的Ba²⁺无法除去；
（2）煅烧硫铁矿制取二氧化硫，二硫化亚铁和氧气反应生成氧化铁和二氧化硫，反应的化学方程式为：4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂，工业制备硫酸的过程中将二氧化硫转变为三氧化硫的设备名称为接触室，
故答案为：4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂；接触室；
（3）流程分析反应Ⅴ是铜和氧气，稀硫酸反应生成硫酸铜和水，反应的化学方程式为：2Cu+O₂+2H₂SO₄=2CuSO₄+2H₂O，
故答案为：2Cu+O₂+2H₂SO₄=2CuSO₄+2H₂O；
（4）二氧化硫和硫酸铜之间可以发生氧化还原反应生成氯化亚铜沉淀，即2CuSO₄+2NaCl+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+2NaHSO₄+H₂SO₄或2CuSO₄+2NaCl+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+Na₂SO₄+2H₂SO₄，反应的离子方程式为：2Cu²⁺+2Cl^-+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+4H⁺+SO₄^2-，
故答案为：2Cu²⁺+2Cl^-+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+4H⁺+SO₄^2-；
（5）CuCl沉淀，用无水乙醇洗涤沉淀，在真空干燥机内于70℃干燥2小时，这样可以加快乙醇和水的蒸发，防止CuCl被空气氧化，
故答案为：加快乙醇和水的蒸发，防止CuCl被空气氧化；
（6）2Cu+O₂+2H₂SO₄=2CuSO₄+2H₂O，2Cu²⁺+2Cl^-+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+4H⁺+SO₄^2-，反应过程中依据铜元素守恒计算，320g铜经反应V和反应VI制CuCl，若反应V中铜的转化率为90%，反应VI中硫酸铜的损失率为5%，可得到95%的CuCl的质量=$\frac{320g×90%×（1-5%）}{64g/mol×95%}×99.5g/mol$=447.75g，
故答案为：447.75g．

点评 本题涉及物质的分离和提纯的方法以及操作、化学方程式书写与技术等方面的知识，注意知识的迁移和应用是解题的关键，题目难度中等．