Question

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；见光则分解，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：

文字根据以上信息回答下列问题：
（1）写出生产过程中X

 

  Y

 

 （填化学式）
（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，其理由是

 

．
（4）在CuCl的生成过程中除环境问题、安全问题外，你认为还应该注意的关键问题是：

 

．
（5）氯化亚铜的定量分析：
①称取样品0.25g置于预先放入玻璃珠50粒和10mL过量的FeCl₃溶液250mL锥形瓶中，不断摇动；玻璃珠的作用是

 

．
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硫酸铈标准溶液滴至绿色出现为终点．已知：CuCl+FeCl₃══CuCl₂+FeCl₂、Fe²⁺+Ce⁴⁺══Fe³⁺+Ce³⁺．如此再重复二次测得：

	1	2	3
0.25克样品消耗硫酸铈标准溶液的体积（ml）	24.35	24.05	23.95

④数据处理：计算得CuCl的纯度为

 

．（平行实验结果相差不能超过1%）

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：要利用制作印刷电路的废液制备氯化亚铜，首先应制备并分离出铜，向工业上以制作印刷电路的废液（含Fe³⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Cl^-）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，依据铜和铁的活泼性，加入盐酸分离二者；
（2）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；
（3）依据图示可知：铜与浓硫酸反应生成硫酸铜、二氧化硫的物质的量之比为1：1，而产生CuCl的化学方程式中硫酸铜、二氧化硫物质的量之比恰好为：1：1；
（4）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；
（5）①玻璃珠在物质溶解过程中可以加速固体的溶解；
③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：向工业上以制作印刷电路的废液（含Fe³⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Cl^-）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；HCl；
（2）依据图示可知：CuCl₂、CuSO₄、SO₂、H₂O反应生成H₂SO₄、CuCl，依据得失电子守恒其方程式为：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，所以理论上不需要补充SO₂气体；
故答案为：Cu+2 H₂SO₄（浓）

△   .

CuSO₄+SO₂↑+2H₂O反应中生成的CuSO₄和 SO₂为1：1，所以理论上不需要补充SO₂气体；
（4）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，减少产品CuCl的损失；
（5）①玻璃珠在物质溶解过程中可以加速固体的溶解；
故答案为：加速固体的溶解；
③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 mol?L^-1×99.5g?mol^-1/0.25g×100%=95%；
故答案为：95%；

点评：本题为工艺流程题，为高考热点和难点，设计物质的分离、物质的制备，明确物质的性质是解题关键，题目难度较大．