Question

4．氯化亚铜（CuCl）广泛应用于化工、印染、电镀等行业．CuCl难溶于醇和水，可溶于氯离子浓度较大的体系，在潮湿空气中易水解氧化．以海绵铜（主要成分是Cu和少量CuO）为原料，采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下：

回答下列问题：
（1）步骤①中得到的氧化产物是CuSO₄或Cu²⁺，溶解温度应控制在60～70度，原因是温度低溶解速度慢，温度过高铵盐分解．
（2）写出步骤③中主要反应的离子方程式2Cu²⁺+SO₃^2-+2Cl^-+H₂O=2CuCl+SO₄^2-+2H⁺．
（3）步骤⑤包括用pH=2的酸洗、水洗两步操作，酸洗采用的酸是硫酸（写名称）．
（4）上述工艺中，步骤⑥不能省略，理由是醇洗有利于加快去除CuCl表面水分防止其水解氧化．
（5）步骤②、④、⑤、⑧都要进行固液分离．工业上常用的固液分离设备有BD（填字母）
A．分馏塔     B．离心机       C．反应釜      D．框式压滤机
（6）准确称取所制备的氯化亚铜样品m g，将其置于若两的FeCl₃溶液中，待样品完全溶解后，加入适量稀硫酸，用a mol/L的K₂Cr₂O₇溶液滴定到终点，消耗K₂Cr₂O₇溶液b mL，反应中Cr₂O₇^2-被还原为Cr³⁺，样品中CuCl的质量分数为$\frac{0.597ab}{m}$．

Answer 1

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2Cu²⁺+SO₃^2-+2Cl^-+H₂O=2CuCl+SO₄^2-+2H⁺，得到的CuCl经硫酸酸洗，水洗后再用乙醇洗涤，可快速除去固体表面的水分，防止水解、氧化，步骤②、④、⑤、⑧都要进行固液分离，根据混合的水溶性进行分离，没有发生化学变化，可用离心机以及框式压滤机，以得到滤饼，氯化亚铜与氯化铁发生Fe³⁺+CuCl═Fe²⁺+Cu²⁺+Cl^-，加入K₂Cr₂O₇溶液，发生6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O，结合关系式解答该题．

解答 解：酸性条件下硝酸根具有氧化性，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2Cu²⁺+SO₃^2-+2Cl^-+H₂O=2CuCl+SO₄^2-+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）由于酸性条件下硝酸根离子具有氧化性，可氧化Cu生成CuSO₄或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：CuSO₄或Cu²⁺；温度低溶解速度慢，温度过高铵盐分解；
（2）铜离子与亚硫酸铵发生氧化还原反应生成CuCl，反应为2Cu²⁺+SO₃^2-+2Cl^-+H₂O=2CuCl+SO₄^2-+2H⁺，
故答案为：2Cu²⁺+SO₃^2-+2Cl^-+H₂O=2CuCl+SO₄^2-+2H⁺；
（3）由流程可知，经酸洗、水洗后得到硫酸铵，则应加入硫酸，为防止CuCl溶解，不能加入硝酸等氧化性酸，也不能加入盐酸，防止引入新杂质，
故答案为：硫酸；
（4）步骤⑥为醇洗，因乙醇沸点低，易挥发，则用乙醇洗涤，可快速除去固体表面的水分，防止水解、氧化，
故答案为：醇洗有利于加快去除CuCl表面水分防止其水解氧化；
（5）步骤②、④、⑤、⑧都要进行固液分离，根据混合的水溶性进行分离，没有发生化学变化，可用离心机以及框式压滤机，以得到滤饼，
故答案为：BD；
（6）氯化亚铜与氯化铁发生Fe³⁺+CuCl═Fe²⁺+Cu²⁺+Cl^-，加入K₂Cr₂O₇溶液，发生6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O，
反应的关系式为6CuCl～6Fe²⁺～Cr₂O₇^2-，
             6                1
             n                ab×10^-3mol
n=6ab×10^-3mol，
m（CuCl）=99.5g/mol×6ab×10^-3mol=0.597abg，
则样品中CuCl的质量分数为$\frac{0.597ab}{m}$，
故答案为：$\frac{0.597ab}{m}$．

点评 本题为考查学生阅读获取信息的能力、常用化学用语、氧化还原滴定的应用等，侧重于学生的分析能力、实验能力和计算能力的考查，注意把握物质的性质以及反应流程，难度中等，注意（6）中利用关系式的计算．