Question

16．氯化亚铜（CuCl）常用作有机合成工业中的催化剂，是一种白色粉末，微溶于水、不溶于乙醇及稀硫酸，在空气中迅速被氧化成绿色，见光分解变成褐色；如图是工业上以制作印刷电路的废液（含Fe³⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Cl^-）生产CuCl的流程如下：

根据以上信息回答下列问题：
（1）该生产过程可以与氯碱工业、硫酸工业生产相结合，现代氯碱工业的装置名称是离子交换膜电解槽_此空删去．
（2）流程中的X是Fe，Y是HCl （均填化学式）．
（3）产生CuCl的化学方程式为CuCl₂+CuSO₄+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+2H₂SO₄．
（4）为了提髙CuCl产品的质量，采用抽滤或者减压过滤法快速过滤，析出的CuCl晶体不用水洗涤而用无水乙醇洗涤，其目的是CuCl微溶于水、不溶于乙醇，用乙醇洗涤可减少产品CuCl的损失，生产过程中控制溶液的pH不能过大的原因是溶液pH大会促进CuCl的水解．
（5）在CuCl的生成过程中除环境问题、安全问题外，还应该注意的关键问题是防止CuCl的氧化和见光分解．
（6）氯化亚铜的定量分析：
①称取样品0.25g 置于预先放入10mL过量的FeCl₃溶液250mL的锥形瓶中，不断摇动；
②待样品溶解后，加水50mL、邻菲罗啉指示剂2滴；
③立即用0.10mol•L^-1硫酸铈Ce（SO₄）₂标准溶液滴至绿色出现为终点．同时做空白试验一次．已知：CuCl+FeCl₃=CuCl₂+FeCl₂   Fe²⁺+Ce⁴⁺=Fe³⁺+Ce³⁺，如此再重复二次实验得到以下数据：

	1	2	3
空白试验消耗硫酸铈标准溶液的体积（ml）	0.75	0.50	0.80
0.25克样品消耗硫酸铈标准溶液的体积（ml）	24.65	24.75	24.70

（说明：空白试验指在不加试样的情况下按试样分析规程在同样的操作条件下进行的分析，所得结果的数值为空白值）
④数据处理：计算得该工业CuCl的纯度为95%．（平行实验结果相差不能超过0.3%）

Answer 1

分析 要利用制作印刷电路的废液制备CuCl，首先应制备并分离出Cu，向工业上以制作印刷电路的废液（含Fe³⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Cl^-）加入过量的Fe粉，Fe³⁺与Fe粉反应转化为Fe²⁺，Cu²⁺与Fe反应生成Cu，然后过滤，滤渣为过量的Fe和生成的Cu，依据Cu与Fe活泼性，将滤渣溶于盐酸，Cu与盐酸不反应，过滤得到滤渣即为Cu，然后Cu与浓硫酸反应生成CuSO₄和SO₂，Cu与Cl₂反应生成CuCl₂，CuSO₄、SO₂、CuCl₂反应生成CuCl；
（1）氯碱工业的装置是离子交换膜电解槽；
（2）印刷电路的废液（含Fe³⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Cl^-）加入铁，三价铁离子能够原铁反应生成二价铁离子，铜离子能够与铁反应生成铜；过滤后滤渣中含有铜和铁，依据铜和铁的活泼性，加入盐酸分离二者；
（3）依据图示可知：CuCl₂、CuSO₄、SO₂、H₂O反应生成H₂SO₄、CuCl，依据得失电子守恒配平方程式；
（4）抽滤或者减压过滤可以快速过滤，CuCl是一种白色粉末，微溶于水、不溶于乙醇及稀硫酸，乙醇洗涤可以减少CuCl的损失，生产过程中调节溶液的pH不能过大是防止其水解生成沉淀；
（5）依据氯化亚铜具有还原性，易被氧化而变质，具有见光分解的性质解答；
（6）依据方程式中各反应物量之间的关系计算CuCl的纯度．

解答 解：要利用制作印刷电路的废液制备CuCl，首先应制备并分离出Cu，向工业上以制作印刷电路的废液（含Fe³⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Cl^-）加入过量的Fe粉，Fe³⁺与Fe粉反应转化为Fe²⁺，Cu²⁺与Fe反应生成Cu，然后过滤，滤渣为过量的Fe和生成的Cu，依据Cu与Fe活泼性，将滤渣溶于盐酸，Cu与盐酸不反应，过滤得到滤渣即为Cu，然后Cu与浓硫酸反应生成CuSO₄和SO₂，Cu与Cl₂反应生成CuCl₂，CuSO₄、SO₂、CuCl₂反应生成CuCl；
（1）氯碱工业的装置是离子交换膜电解槽，
故答案为：离子交换膜电解槽；
（2）印刷电路的废液（含Fe³⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Cl^-）加入铁，三价铁离子能够原铁反应生成二价铁离子，铜离子能够与铁反应生成铜，过滤后滤渣中含有铜和铁，加入盐酸，铁与盐酸反应生成氯化亚铁，铜与盐酸不反应，将铜分离出来，
故答案为：Fe；HCl；
（3）依据图示可知：CuCl₂、CuSO₄、SO₂、H₂O反应生成H₂SO₄、CuCl，产生CuCl的化学方程式依据得失电子守恒得到：CuCl₂+CuSO₄+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+2H₂SO₄，
故答案为：CuCl₂+CuSO₄+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+2H₂SO₄；
（4）生产中为了提高CuCl产品的质量，采用抽滤或者减压过滤法快速过滤，析出的CuCl晶体不用水而用无水乙醇洗涤的目的是：CuCl微溶于水、不溶于乙醇，用乙醇洗涤可减少CuCl的损失，生产过程中调节溶液的pH不能过大的原因是防止CuCl水解；
故答案为：抽滤或者减压过滤；CuCl微溶于水、不溶于乙醇，用乙醇洗涤可减少产品CuCl的损失；溶液pH大会促进CuCl的水解；
（5）氯化亚铜具有还原性，易被氧化而变质，具有见光分解，所以生产中应防止CuCl的氧化和见光分解，减少产品CuCl的损失，
故答案为：防止CuCl的氧化和见光分解；
（6）根据题目中所给数据及平行实验结果相差不能超过0.3%，滴定0.25g样品消耗硫酸铈标准溶液的平均体积是23.9ml，结合方程式可知：CuCl+FeCl₃═CuCl₂+FeCl₂，CuCl的纯度为$\frac{23.9×1{0}^{-3}L×0.1mol/L×99.5g/mol}{0.25g}$×100%=95%，
故答案为：95%．

点评 本题考查物质制备，为高频考点，涉及物质分离、物质制备、氧化还原反应、元素化合物性质等知识点，正确获取题干信息并灵活运用信息解答问题是解本题关键，注意CuCl性质特点，题目难度中等．