Question

【题目】碱式氯化铜[Cux（OH）yClz·mH2O]是重要的农药、医药中间体，还可用作木材防腐剂、饲料添加剂等．研究小组在实验室用某厂废铜渣（主要成分为 Cu、CuO，含少量 Fe3O4、Ni、Al2O3）制备碱式氯化铜的流程如下，回答下列问题：

（1）“研磨”的目的为________。

（2）“碱溶”的目的为____________。

（3）“酸溶”时生成 Fe3＋反应的离子方程式为_______；生成的 Fe3＋对 Cu 发生的氧化反应的催化原理如上图所示。N 代表的物质为________（填化学式或离子符号）。

（4）“酸溶”时温度不能过高的理由为_________。

（5）若滤液 2 中 c（Fe3＋）＝4×10－8 mol/L，pH＝4，则 Ksp[Fe（OH）3]＝__________。

（6）为测定 Cux（OH）yClz·mH2O 的组成，进行如下操作：取样品 23.25 g，用适量酸溶解后配成 100mL 溶液；取 10.00 mL 溶液加入足量 AgNO3 溶液，生成 1.435 g 沉淀；另取 10.00 mL 溶液，用 1.000 mol/L的 EDTA 标准液滴定 Cu2＋（Cu2＋与 EDTA 以物质的量之比 1∶1 反应），滴定至终点时消耗标准液体积为 20.00 mL。

①溶解样品所用酸的化学式为________；

②最终确定该样品的化学式为______。

Answer 1

【答案】加快反应速率，使反应更充分 将氧化铝转化为偏铝酸钠而分离除去 4Fe3O4+O2+36H+=12Fe3++18H2O Fe2+或FeCl2 温度过高，盐酸挥发程度增大，空气溶解度减小，导致反应速率降低，酸溶不充分 4×10-38 HNO3 Cu2(OH)3ClH2O

【解析】

由图可知，废铜渣(主要成分Cu、CuO，含少量Fe3O4、Ni、A12O3)研磨可增大接触面积，加快反应速率，通入CO除去Ni元素，加NaOH分离出的滤液1中含偏铝酸钠和NaOH，滤渣1含Cu、CuO、Fe3O4，加盐酸、空气溶解后得到含铜离子、铁离子的溶液，调节pH，过滤分离出的滤渣2为Fe(OH)3，滤液2中加石灰乳可制备碱式氯化铜Cux(OH)yClzmH2O，滤液3中含氯化钙，据此分析解答。

(l)“研磨”可增大反应物的接触面积，加快反应速率，使反应更充分，故答案为：加快反应速率，使反应更充分；

(2)“碱溶”的目的是将氧化铝转化为偏铝酸钠分离除去，故答案为：将氧化铝转化为偏铝酸钠分离除去；

(3)“酸溶”时生成Fe3+反应的离子方程式为4Fe3O4+O2+36H+=12Fe3++18H2O；生成的Fe3+对Cu发生的氧化反应的催化原理图中，Cu失去电子，则Fe得到电子转化为N的化学式为Fe2+或FeCl2，故答案为：4Fe3O4+O2+36H+=12Fe3++18H2O；Fe2+或FeCl2；

(4)“酸溶”时温度不能过高，因为温度过高，盐酸挥发程度增大，空气的溶解度减小，会导致反应速率降低，酸溶不充分，故答案为：温度过高，盐酸挥发程度增大，空气的溶解度减小，导致反应速率降低，酸溶不充分；

(5)若滤液2中c(Fe3+)=4×10-8mol/L，pH=4，则Ksp[Fe(OH)3]=4×10-8×(10-10)3=4×10-38，故答案为：4×10-38；

(6)①后续实验需要加入AgNO3 溶液，因此溶解样品所用酸为HNO3，加入足量AgNO3溶液可检验Cl-，故答案为：HNO3；

②n(Cl-)=×=0.1mol，n(Cu2+)=0.02L×1mol/L×=0.2mol，由电荷守恒可知n(OH-)=2n(Cu2+)-n(Cl-)=0.2 mol×2-0.1 mol=0.3mol，m(Cl-)=0.1mol×35.5 gmol-1=3.55 g，m(Cu2+)=0.2mol×64 gmol-1=12.8g，m(OH-)=0.3mol×17g/mol=5.1 g，n(H2O)==0.1mol，则x∶y∶z∶m=n(Cu2+)∶n(OH-)∶n(Cl-)∶n(H2O)=∶3∶1∶1，即化学式为Cu2(OH)3ClH2O，故答案为：Cu2(OH)3ClH2O。