Question

【題目】氯化亞銅（CuCl，白色、易被氧化，Ksp=1.2×10-6）廣泛用作催化劑、脫臭劑、脫色劑等。工業上用初級銅礦粉（主要含Cu2S、CuS、Fe2O3、FeO等）制備活性CuCl的流程如下：

（1）濾渣Ⅰ是Fe(OH)3和單質硫的混合物，反應Ⅰ中Cu2S參與反應的化學方程式為：Cu2S + MnO2 + H2SO4 → CuSO4 + S + MnSO4 + H2O（未配平）；氧化產物為：__________。

（2）除Mn2+時得MnCO3沉淀，該反應的離子方程式為______________________________。

（3）已知：Cu(OH)2可溶于氨水形成深藍色溶液。Cu(OH)2+4NH3[Cu(NH3)4]2+ +2OH－。蒸氨條件及蒸氨效果見下表：

序號	溫度/℃	時間/min	壓強/KPa	殘液顏色
a	110	60	101.3	淺藍色
b	100	40	74.6	幾乎很淺
c	90	30	60.0	無色透明

由表中信息可知蒸氨的條件應選_______（填序號），請用平衡移動原理解釋選擇該條件的原因是__________________________________________________。

（4）反應Ⅱ的離子方程式___________________________。

（5）實驗證明通過如圖裝置也可獲得CuCl，現象為

陰極：產生無色氣體；

陽極：有白色膠狀沉淀生成且逐漸增多；

U形管底部：靠近陰極區白色膠狀沉淀逐漸轉化為淡黃色沉淀。

①生成CuCl的電極反應式為________________________________。

②有同學提出：淡黃色沉淀可能是CuOH，以下是從資料中查閱到CuOH的有關信息，哪些可以支持該同學的說法________。（填序號）

a．容易脫水變成紅色的Cu2O

b．CuOH是黃色或淡黃色固體，不溶于水

c．CuOH的Ksp=2×10-15

d．易被氧化成Cu(OH)2

Answer 1

【答案】 CuSO4 S Mn2+ + HCO3-+ NH3·H2O = MnCO3↓+ NH4+ + H2O c 減小壓強，平衡逆向移動，利于蒸氨 SO2 +2Cu2+ + 2Cl- + 2H2O = 2 CuCl↓ + SO42- + 4H+ Cu-e-+ Cl- = CuCl↓ b c

【解析】分析：本題以初級銅礦粉為原料制備活性CuCl的流程為載體，考查流程的分析、氧化還原反應的分析、離子方程式的書寫、外界條件對化學平衡的影響、電解原理、沉淀的轉化。初級銅礦粉主要含Cu2S、CuS、Fe2O3、FeO等，銅礦粉中加入MnO2和稀硫酸，Cu2S、CuS與MnO2、稀硫酸反應生成CuSO4、S、MnSO4和H2O，Fe2O3與稀硫酸反應生成Fe2（SO4）3和H2O，FeO與MnO2、稀硫酸反應生成Fe2（SO4）3、MnSO4和H2O；反應I后加入氨水除去Fe3+；向除Fe3+后的溶液中加入氨水和NH4HCO3除去Mn2+，同時Cu2+轉化成[Cu（NH3）4]2+；蒸氨時[Cu（NH3）4]2+先變成Cu（OH）2，Cu（OH）2受熱分解成CuO，CuO用鹽酸酸化得CuCl2溶液，SO2與CuCl2溶液反應制得CuCl，反應的化學方程式為2CuCl2+SO2+2H2O=2CuCl↓+H2SO4+2HCl。電解制備CuCl時，陽極電極反應式為Cu-e-+Cl-=CuCl↓，陰極電極反應式為2H2O+2e-=H2↑+2OH-。

詳解：（1）Cu2S參與反應的化學方程式為：Cu2S+MnO2+H2SO4→CuSO4+S+MnSO4+H2O，在該反應中，Mn元素的化合價由+4價降至+2價，MnSO4為還原產物；Cu元素的化合價由Cu2S中的+1價升至CuSO4中的+2價，S元素的化合價由Cu2S中的-2價升至單質S中的0價，氧化產物為CuSO4和S。

（2）除Mn2+時加入氨水和NH4HCO3得MnCO3沉淀，反應的離子方程式為Mn2++NH3·H2O+HCO3-=MnCO3↓+NH4++H2O。

（3）根據流程，蒸氨時[Cu（NH3）4]2+先變成Cu（OH）2，根據表中信息，c得到的殘液顏色為無色透明，說明[Cu（NH3）4]2+轉化率很大，蒸氨的條件應選c。選擇該條件的原因是：減小壓強，平衡Cu（OH）2+4NH3[Cu（NH3）4]2++2OH-逆向移動，利于蒸氨。

（4）反應II為向CuCl2溶液中通入SO2制得CuCl，CuCl2被還原成CuCl，SO2被氧化成SO42-，反應的化學方程式為2CuCl2+SO2+2H2O=2CuCl↓+H2SO4+2HCl，反應II的離子方程式為2Cu2++2Cl-+SO2+2H2O=2CuCl↓+SO42-+4H+。

（5）①在電解池中陽極發生失電子的氧化反應，根據裝置圖，陽極Cu失電子生成CuCl，生成CuCl的電極反應式為Cu-e-+Cl-=CuCl↓。

②靠近陰極區白色膠狀沉淀逐漸轉化為淡黃色沉淀，淡黃色沉淀可能是CuOH，說明CuOH是黃色或淡黃色固體，不溶于水；電解時陰極電極反應式為2H2O+2e-=H2↑+2OH-，陰極區溶液呈堿性，Ksp（CuCl）=1.210-6Ksp（CuOH）=210-15，CuOH的溶解度小于CuCl，在陰極區CuCl轉化為更難溶的CuOH；答案選bc。