Question

8．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；下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）该生产过程还可以与氯碱工业、硫酸工业生产相结合，工业生产硫酸的方法名称是接触法，现代氯碱工业的装置名称是离子交换膜电解槽．
（2）写出生产过程中XFeYHCl （填化学式）
（3）写出产生CuCl的化学方程式CuCl₂+CuSO₄+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+2 H₂SO₄．
（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减少产品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的水解．
（5）在CuCl的生成过程中理论上不需要补充SO₂气体，其理由是Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ 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．
（6）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生产中应防止CuCl的氧化和见光分解．

Answer 1

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）工业生产硫酸的方法为接触法制硫酸，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；
（6）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．

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）工业生产硫酸的方法名称是接触室，氯碱工业的装置是离子交换膜电解槽，
故答案为：接触室，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，减少CuCl的损失，防止CuCl水解；
（5）依据图示可知：Cu+2 H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$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，
故答案为：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ 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；
（6）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．

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，注意物质性质的理解应用，题目难度较大．