Question

【題目】高氯酸銅易溶于水，在130'℃時會發生分解反應，是一種燃燒催化劑，以食鹽等為原料制備高氯酸銅 [ Cu(ClO4)26 H2O) ]的一種工藝流程如下：

回答下列問題

(1)“電解I”的化學方程式為_________，所用交換膜是_(填“陽離子交換膜或“陰離子交換膜”) 。

(2)歧化反應是同一種物質中同種元素(自身氧化還原反應 ，已知上述工藝流程中“歧化反應”的產物之一為 NaClO3

①“歧化反應”的化學方程式為_。

②“歧化反應”階段不同溫度對產率影響的結果如圖所示。則該反應最適宜的溫度是______。

(3)“電解II”的陽極產物為 ______(填離子符號)．

(4) 該流程中可循環利用的物質是 _________(填化學式) 。

(5) 用該工藝流程制備高氯酸銅時，若起始時NaCl的質量為a千克。 最終制得的Cu( ClO4)2 6 H2O為b千克．則產率為_____(用含a、 b 的代數式表示) 。

(6) 某溫度下 ，高氯酸銅可按A、B 兩種方式同時分解．分解過程中銅的化合價不發生改變。A方式為Cu( ClO4)2CuCl2+4O2↑按A、B兩種方式分解的高氯酸銅的量相同時．轉移的電子數之比為8:7 , 則B方式 為__________ (用化學方程式表示)．

Answer 1

【答案】2NaCl+2 H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑ 陽離子交換膜 3Na2CO3+3Cl2 = 5NaCl+NaClO3+3CO2 60℃ ClO4- NaCl (702b/371a)×100% 2 Cu(ClO4)2 2Cu O+7O2↑+2Cl2↑

【解析】

以食鹽為原料制備高氯酸銅[Cu(ClC4)2·6H2O)]，則生成產物為高氯酸鈉，電解氯化鈉溶液生成氫氧化鈉、氫氣和氯氣，“歧化反應”時，高氯酸鈉與碳酸鈉溶液發生歧化反應，生成的產物之一為氯酸鈉，同時生成二氧化碳氣體，通電電解，溶液其中氯酸根離子失電子發生氧化反應生成高氯酸根離子，加入鹽酸，過濾除去氯化鈉晶體，得到60%以上的高氯酸，“反應Ⅱ”階段，Cu2(OH)2CO3與HClO4反應經過一系列操作后得到藍色Cu(C1O4)2溶液，據此分析解答。

(1)根據上述分析可知，反應Ⅰ為電解氯化鈉溶液生成氫氧化鈉、氫氣和氯氣，反應的化學方程式為2NaCl+2 H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑，反應過程中需要防止氫氧根離子與氯氣反應，所用的交換膜是陽離子交換膜，故答案為：2NaCl+2 H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑；陽離子交換膜；

(2)①“歧化反應”是氯氣反應生成氯化鈉和NaClO3，氯元素從0價目變為-1價和+5價，同時生成二氧化碳，反應的化學方程式為3Na2CO3+3Cl2=5NaCl+NaClO3+3CO2，故答案為：3Na2CO3+3Cl2=5NaCl+NaClO3+3CO2；

②根據圖中信息可知，“歧化反應”階段在60℃時，產率達最高80%，故答案為：60℃；

(3)通過電解，溶液中氯酸根離子失電子發生氧化反應在陽極生成高氯酸根離子，“電解Ⅱ”的陽極氯離子失電子產物為ClO4-，故答案為：ClO4-；

(4)由上述分析可知，該流程中可循環利用的物質是NaCl，故答案為：NaCl；

(5)根據流程圖，氯化鈉電解生成的氯氣與碳酸鈉生成氯酸鈉和氯化鈉，電解后氯酸鈉變成高氯酸鈉，加入鹽酸反應生成高氯酸，最后與Cu2(OH)2CO3反應生成Cu(ClO4)2·6H2O，假設起始是氯化鈉為6mol，則生成的氯氣為3mol，得到1mol氯酸鈉，根據氯元素守恒最終得到0.5molCu(ClO4)2·6H2O，因此產率=，故答案為：(702b/371a)×100%；

(6)A方式Cu(ClO4)2CuCl2+4O2↑中氧元素由-2價變為0價轉移電子為4×2×2=16，氯由+7價變為-1價，轉移電子為8×2=16，若4 mol高氯酸銅在該溫度下按A、B各占50%的方式完全分解，且A、B兩種方式轉移的電子數之比為8:7，則B方式可能氯由+7價變為0價,轉移電子為7×2=14，氧元素由-2價變為0價轉移電子為3.5×2×2=14，綜合可知生成物為氧氣、氯氣和氧化銅，故反應為2Cu(C1O4)22CuO+7O2↑+2C12↑，故答案為：2Cu(C1O4)22CuO+7O2↑+2C12↑。