Question

【題目】實驗室以海綿銅（主要成分為Cu和CuO）為原料制取CuCl的主要流程如圖所示。

已知：①CuCl微溶于水，不溶于乙醇，可溶于氯離子濃度較大的溶液中。

②CuCl露置于潮濕的空氣中易被氧化。

回答下列問題。

（1）“氧化”時溫度應控制在60℃~70℃，原因是___。

（2）寫出“轉化”過程中的離子方程式___。

（3）“過濾Ⅱ”所得濾液經蒸發濃縮、降溫結晶、過濾等操作獲得(NH4)2SO4晶體，可用作化學肥料。“過濾Ⅱ”所得濾渣主要成分為CuCl，用乙醇洗滌的優點是___。

（4）氯化銨用量與Cu2+沉淀率的關系如圖所示。隨著氯化銨用量的增多Cu2+沉淀率增加，但當氯化銨用量增加到一定程度后Cu2+的沉淀率減小，其原因是___。

（5）若CuCl產品中混有少量CaSO4，設計提純CuCl的實驗方案：___。（實驗中可選試劑：0.1mol·L-1鹽酸、10mol·L-1鹽酸、蒸餾水、無水乙醇）

Answer 1

【答案】溫度低溶解速度慢、溫度過高硝酸揮發或分解 2Cu2++SO+2Cl-+H2O=2CuCl↓+SO+2H+ CuCl在乙醇中溶解度小且乙醇揮發快，避免CuCl被空氣中O2氧化 生成的氯化亞銅又溶解于氯化銨溶液中 向產品中加入10mol·L-1鹽酸，不斷攪拌，至固體不再溶解，過濾，向濾液中加蒸餾水至大量固體析出，過濾，再用無水乙醇洗滌2～3次，干燥

【解析】

實驗流程中，海綿銅（主要成分為Cu和CuO）中加入硝酸銨和硫酸，酸性條件下硝酸根離子具有氧化性，可氧化海綿銅生成Cu2+，濾液中含有Cu2+、NH4+、H+、SO42-、NO3-，過濾后在濾液中加入亞硫酸銨，發生氧化還原反應生成CuCl，發生反應：2Cu2++SO32-+2Cl+H2O2CuCl↓+ SO42-+2H+，得到產品CuCl，據此分析。

(1)物質“溶解氧化”時，既要考慮反應速率，還要考慮是否有副反應發生，溫度低溶解速度慢、溫度過高銨鹽分解。

(2)“轉化”中氧化產物為硫酸銨，濾液主要是硫酸銨。可知亞硫酸銨被溶液中的CuSO4氧化成硫酸銨，Cu2+被還原生成CuCl，離子方程式為2Cu2++SO32-+2Cl+H2O2CuCl↓+ SO42-+2H+。

(3)根據已知條件，“過濾Ⅱ”所得濾渣CuCl在乙醇中溶解度小且乙醇沸點低，易揮發，避免因水洗干燥時間長而導致CuCl被氧氣氧化。

(4)根據題中已知條件，CuCl可溶于氯離子濃度較大的溶液中。當氯化銨用量增加到一定程度后，氯化亞銅的沉淀率減小，原因是生成的氯化亞銅又溶解于氯化銨溶液中。

(5)由題目已知資料可知，CuCl難溶于水和乙醇，可溶于氯離子濃度較大的溶液中。若CuCl產品中混有少量CaSO4，向產品中加入10 mol·L1鹽酸，不斷攪拌，至固體不再溶解，過濾，向濾液中加蒸餾水至大量固體析出，過濾，再用無水乙醇洗滌2～3次，干燥即可得到純凈氯化亞銅。