Question

【题目】氯化亚铜(CuCl)常用作有机合成工业中的催化剂，在空气中迅速被氧化成绿色；见光则分解，变成褐色。如图是工业上用制作印刷电路的废液(含Fe3＋、Cu2＋、Fe2＋、Cl－)生产CuCl的流程：

根据以上信息回答下列问题：

(1)生产过程中X的化学式为________。

(2)写出产生CuCl的化学方程式：__________________________________________。

(3)在CuCl的生成过程中理论上不需要补充SO2气体，结合化学方程式和必要的文字说明理由_____________________________________________________

实际生产中SO2要适当过量，原因可能是_______________________________(答一点即可)。

(4)实验探究pH对CuCl产率的影响如下表所示：

pH	1	2	3	4	5	6	7
CuCl产率/%	70	90	82	78	75	72	70

析出CuCl晶体最佳pH为________，当pH较大时CuCl产率变低，原因是________________________________________________________________________。调节pH时，________(填“能”或“不能”)用相同pH的硝酸代替硫酸，理由__________________。

(5)氯化亚铜的定量

①称取样品0.25 g和过量的FeCl3溶液于锥形瓶中，充分溶解。

②用0.10 mol·L－1硫酸铈标准溶液滴定。已知：CuCl＋FeCl3===CuCl2＋FeCl2、Fe2＋＋Ce4＋===Fe3＋＋Ce3＋。三次平行实验结果如下(平行实验结果相差不能超过1%)：

平行实验次数	1	2	3
0.25 g样品消耗硫酸铈 标准溶液的体积/mL	24.35	24.05	23.95

则样品中CuCl的纯度为________(结果保留三位有效数字)。

Answer 1

【答案】Fe CuCl2＋CuSO4＋SO2＋2H2O===2CuCl↓＋2H2SO4 Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O，反应中生成的CuSO4和SO2为1∶1，生产CuCl的过程中消耗CuSO4和SO2的物质的量之比也为1∶1，所以理论上不需要补充SO2气体 提高Cu2＋的还原速率，同时可以防止生成的Cu＋被空气氧化 2 Cu2＋水解程度增大，反应生成CuCl减少，产率减小 不能 硝酸会与产品CuCl发生反应 95.5%

【解析】

由流程图可知，向废液（含Fe3+、Cu2+、Fe2+、Cl-）中加入过量的铁粉，三价铁离子与铁粉反应转化为二价铁离子，铜离子与铁反应生成铜，然后过滤，滤渣为过量的铁和生成的铜，依据铜与铁活泼性，将滤渣溶于盐酸，铜与盐酸不反应，过滤得到滤渣即为铜，然后铜与浓硫酸反应生成硫酸铜和二氧化硫，铜与氯气反应生成氯化铜，硫酸铜、二氧化硫、氯化铜反应生成氯化亚铜。

（1）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；

（2）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；

（3）依据图示可知：Cu+2 H2SO4（浓）CuSO4+SO2↑+2H2O反应中生成的CuSO4和 SO2为1：1，CuCl2+CuSO4+SO2+2H2O=2CuCl↓+2 H2SO4反应中消耗CuSO4和SO2也为1﹕1，所以理论上不需要补充SO2气体；SO2适当过量，可以提高Cu2＋的还原速率，同时可以防止生成的Cu＋被空气中氧气氧化，故答案为：Cu+2 H2SO4（浓）CuSO4+SO2↑+2H2O反应中生成的CuSO4和 SO2为1：1，CuCl2+CuSO4+SO2+2H2O=2CuCl↓+2 H2SO4反应中消耗CuSO4和SO2也为1﹕1，所以理论上不需要补充SO2气体；提高Cu2＋的还原速率，同时可以防止生成的Cu＋被空气氧化；

（4）依据图表CuCl产率可知pH=2产率最大为90%，当pH较大时CuCl产率变低，Cu2+水解程度增大，生成的氯化亚铜少；调节pH时，不能用具有强氧化性的硝酸替代硫酸，因为硝酸会将CuCl氧化，故答案为：2；pH较大时，Cu2+水解程度增大，反应生成CuCl减少，产率减小；硝酸会与产品CuCl发生反应；

（5）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23.9×10-3L×0.1 molL-1×99.5gmol-1/0.25g×100%=95%，故答案为：95%。