Question

【题目】氯化亚铜(CuCl)是微溶于水但不溶于乙醇的白色粉末，溶于浓盐酸会生成HCuCl2，常用作催化剂。一种由海绵铜(Cu和少量CuO等)为原料制备CuCl的工艺流程如下：

(1)“溶解浸取”时，需将海绵铜粉碎成细颗粒，其目的是___________。

(2)“还原，氯化”时，Na2SO3和NaCl的用量对CuCl产率的影响如图所示：

①CuSO4与Na2SO3、NaCl在溶液中反应生成CuCl的离子方程式为___________。

②当n(Na2SO3)/n(CuSO4)>1.33时，比值越大CuCl产率越小，其原因是___________。

③当1.0<n(NaCl)/n(CuSO4)<1.5时，比值越大CuCl产率越大，其原因是___________。

(3)“粗产品”用pH=2的H2SO4水洗，若不慎用稀硝酸进行稀释，则对产品有何影响___________。

(4)用“醇洗”可快速去除滤渣表面的水，防止滤渣被空气氧化为Cu2(OH)3Cl。CuCl被氧化为Cu2(OH)3Cl的化学方程式为______________________。

(5)某同学拟测定产品中氯化亚铜的质量分数。实验过程如下：准确称取制备的氯化亚铜产品1.600g，将其置于足量的FeCl3溶液中，待样品全部溶解后，加入适量稀硫酸，用0.2000mol·L－1的KMnO4标准溶液滴定到终点，消耗KMnO4溶液15.00mL，反应中MnO4－被还原为Mn2+，则产品中氯化亚铜的质量分数为______________________。

Answer 1

【答案】增大固体与空气的接触面积，增大反应速率，提高原料利用率 2Cu2++SO32-+2Cl－+H2O =2CuCl↓+SO42-+2H+ 随着n(Na2SO3)/n(CuSO4) 不断增大，溶液的碱性不断增强，Cu2+及CuCl的水解程度增大 适当增大c(Cl－)，有利于平衡Cu+(aq)+Cl－(aq)CuCl(s)向生成CuCl方向移动 CuCl的产率降低 4CuCl + O2 + 4H2O = 2Cu2(OH)3Cl + 2HCl 93.28%

【解析】

(1)从增大反应物接触面积角度分析。

(2) ①由已知的反应物和部分生成物入手分析元素化合价的变化，确定是氧化还原反应，再根据氧化还原反应规律书写其离子方程式。②Na2SO3水解呈碱性：SO32-+H2OHSO3-+OH-，Cu2+水解呈酸性：Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+，溶液中Na2SO3浓度越大时，溶液碱性越强，对CuSO4水解的促进作用就越强，由此分析解答。③从CuCl溶解平衡角度分析。

(3)稀硝酸具有强氧化性，能氧化CuCl，而使CuCl溶解。

(4)依题意CuCl作还原剂，O2作氧化剂，根据氢元素守恒知有水参加反应，再根据电子得失守恒配平方程式。

(5)实验过程涉及的反应依次为：CuCl+Fe3+=Cu2++Fe2++Cl-，5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O，由此得关系式5CuCl~5Fe2+~MnO4-。再根据关系式和测得的数值计算即可。

(1)将海绵铜粉碎成细颗粒是为了增大固体与空气的接触面积，增大反应速率，提高原料利用率。

(2) ①CuSO4转化为CuCl，表明+2价铜元素得电子，Cu2+是氧化剂，而SO32-具有较强还原性，故而SO32-失去电子生成SO42-，其离子方程式为2Cu2++SO32-+2Cl－+H2O =2CuCl↓+SO42-+2H+。②Na2SO3水解呈碱性：SO32-+H2OHSO3-+OH-，Cu2+水解呈酸性：Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+，溶液中Na2SO3浓度越大时，溶液碱性越强，对CuSO4水解的促进作用就越大。所以n(Na2SO3)/n(CuSO4)比值越大CuCl产率越小的原因是：随着n(Na2SO3)/n(CuSO4) 不断增大，溶液的碱性不断增强，Cu2+及CuCl的水解程度增大。③CuCl微溶于水，在水溶液中存在溶解平衡Cu+(aq)+Cl-(aq)CuCl(s)，所以n(NaCl)/n(CuSO4)比值越大CuCl产率越大的原因是：适当增大c(Cl－)，有利于平衡Cu+(aq)+Cl－(aq)CuCl(s)向生成CuCl方向移动。

(3)稀硝酸能够氧化CuCl：3CuCl+4H++NO3-=3Cu2++NO↑+3Cl-+2H2O，所以若不慎用稀硝酸进行稀释，则CuCl的产率降低。

(4)2个CuCl被氧化为1个Cu2(OH)3C1失去2个电子，1个O2得到4个电子转化为O2-，反应物中应该有H2O提供氢元素，所以其化学方程式为4CuCl + O2 + 4H2O = 2Cu2(OH)3Cl + 2HCl。

(5)氯化亚铜产品中加入足量的FeCl3溶液：CuCl+Fe3+=Cu2++Fe2++Cl-，再用KMnO/span>4酸性溶液滴定：5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O，得关系式5CuCl~5Fe2+~MnO4-。样品中CuCl的物质的量n(CuCl)=5·n(KMnO4)=5×0.2mol/L×0.015L=0.015mol，则产品中氯化亚铜的质量分数==93.28%。