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，理由是 ．
（5）氯化亚铜的定量分析： ①称取样品0.25g和过量的FeCl3溶液于锥形瓶中，充分溶解．
②用0.10molL﹣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
0.25g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】
（1）Fe
（2）CuCl2+CuSO4+SO2+2H2O=2CuCl↓+2H2SO4
（3）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；提高Cu2+的还原速率,同时可以防止生成的Cu+被空气氧化
（4）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
（5）95.5%
【解析】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，则X为Fe、Y为HCl，

故答案为：Fe；（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）由反应方程式Cu+2 H2SO4（浓） CuSO4+SO2↑+2H2O可知Cu与浓硫酸反应的过程中有SO2生成，且生成的CuSO4和SO2的物质的量之比为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；

实际生产中要保持适当过量的SO2，目的是提高Cu2+的还原速率，同时可以防止生成的Cu+被空气氧化，

故答案为：Cu+2 H2SO4（浓） CuSO4+SO2↑+2H2O反应中生成的CuSO4和SO2为1：1，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）由表中数据可知，pH=2时，CuCl产率最高；pH较大时，Cu2+水解程度增大，导致反应生成CuCl减少；硝酸具有强氧化性，能将产品CuCl氧化生成Cu2+，所以不能用相同pH的硝酸代替硫酸，

故答案为：2；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1%，体积为24.35mL，误差大舍去，则滴定0.25g样品消耗硫酸铈标准溶液的平均体积为： =24mL，结合方程式可知：CuCl+FeCl3═CuCl2+FeCl2，Fe2++Ce4+=Fe3++Ce3+，

CuCl～Ce4+，

CuCl的纯度为： ×100%=95.5%，

故答案为：95.5%．

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；（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）依据图表CuCl产率可知PH=2产率最大，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；根据稀硝酸具有强氧化性分析；（5）依据方程式中各反应物量之间的关系计算CuCl的纯度，CuCl+FeCl3═CuCl2+FeCl2，Fe2++Ce4+=Fe3++Ce3+，CuCl～Ce4+，所给数据及平行实验结果相差不能超过1%，体积为24.35mL，误差大舍去，据此进行解答．