Question

【題目】氯化亞銅（CuCl）常用作有機合成工業中的催化劑，在空氣中迅速被氧化成綠色；見光則分解，變成褐色．如圖是工業上用制作印刷電路的廢液（含Fe3+、Cu2+、Fe2+、Cl﹣）生產CuCl的流程：
根據以上信息回答下列問題：
（1）生產過程中X的化學式為 ．
（2）寫出產生CuCl的化學方程式： ．
（3）在CuCl的生成過程中理論上不需要補充SO2氣體，結合化學方程式和必要的文字說明理由 ． 實際生產中SO2要適當過量，原因可能是（答一點即可）．
（4）實驗探究pH對CuCl產率的影響如下表所示：

pH	1	2	3	4	5	6	7
CuCl產率/%	70	90	82	78	75	72	70

析出CuCl晶體最佳pH為 ， 當pH較大時CuCl產率變低原因是 ． 調節pH時，（填“能”或“不能”）用相同pH的硝酸代替硫酸，理由是 ．
（5）氯化亞銅的定量分析： ①稱取樣品0.25g和過量的FeCl3溶液于錐形瓶中，充分溶解．
②用0.10molL﹣1硫酸鈰標準溶液滴定．已知：CuCl+FeCl3═CuCl2+FeCl2、Fe2++Ce4+═Fe3++Ce3+ ． 三次平行實驗結果如下（平行實驗結果相差不能超過1%）：

平行實驗次數	1	2	3
0.25g樣品消耗硫酸鈰標準溶液的體積（mL）	24.35	24.05	23.95

則樣品中CuCl的純度為（結果保留三位有效數字）．

Answer 1

【答案】
（1）Fe
（2）CuCl2+CuSO4+SO2+2H2O=2CuCl↓+2H2SO4
（3）Cu+2 H2SO4（濃） CuSO4+SO2↑+2H2O反應中生成的CuSO4和 SO2為1：1,所以理論上不需要補充SO2氣體；提高Cu2+的還原速率,同時可以防止生成的Cu+被空氣氧化
（4）2； Cu2+水解程度增大,反應生成CuCl減少,產率減小；不能；硝酸會與產品CuCl發生反應
（5）95.5%
【解析】解：向工業上以制作印刷電路的廢液（含Fe3+、Cu2+、Fe2+、Cl﹣）加入過量的鐵粉，三價鐵離子與鐵粉反應轉化為二價鐵離子，銅離子與鐵反應生成銅，然后過濾，濾渣為過量的鐵和生成的銅，依據銅與鐵活潑性，將濾渣溶于鹽酸，銅與鹽酸不反應，過濾得到濾渣即為銅，然后銅與濃硫酸反應生成硫酸銅和二氧化硫，銅與氯氣反應生成氯化銅，硫酸銅、二氧化硫、氯化銅反應生成氯化亞銅，（1）印刷電路的廢液（含Fe3+、Cu2+、Fe2+、Cl﹣）加入鐵，三價鐵離子能夠原鐵反應生成二價鐵離子，銅離子能夠與鐵反應生成銅，過濾后濾渣中含有銅和鐵，加入鹽酸，鐵與鹽酸反應生成氯化亞鐵，銅與鹽酸不反應，將銅分離出來，則X為Fe、Y為HCl，

故答案為：Fe；（2）依據圖示可知：CuCl2、CuSO4、SO2、H2O反應生成H2SO4、CuCl，依據得失電子守恒其方程式為：CuCl2+CuSO4+SO2+2H2O=2CuCl↓+2H2SO4，

故答案為：CuCl2+CuSO4+SO2+2H2O=2CuCl↓+2H2SO4；（3）由反應方程式Cu+2 H2SO4（濃） CuSO4+SO2↑+2H2O可知Cu與濃硫酸反應的過程中有SO2生成，且生成的CuSO4和SO2的物質的量之比為1：1，生產CuCl的過程中消耗CuSO4和SO2的物質的量之比也為1：1，所以理論上不需要補充SO2氣體；

實際生產中要保持適當過量的SO2，目的是提高Cu2+的還原速率，同時可以防止生成的Cu+被空氣氧化，

故答案為：Cu+2 H2SO4（濃） CuSO4+SO2↑+2H2O反應中生成的CuSO4和SO2為1：1，所以理論上不需要補充SO2氣體；提高Cu2+的還原速率，同時可以防止生成的Cu+被空氣氧化；（4）由表中數據可知，pH=2時，CuCl產率最高；pH較大時，Cu2+水解程度增大，導致反應生成CuCl減少；硝酸具有強氧化性，能將產品CuCl氧化生成Cu2+，所以不能用相同pH的硝酸代替硫酸，

故答案為：2；Cu2+水解程度增大，反應生成CuCl減少，產率減��；硝酸會與產品CuCl發生反應；（5）根據題目中所給數據及平行實驗結果相差不能超過1%，體積為24.35mL，誤差大舍去，則滴定0.25g樣品消耗硫酸鈰標準溶液的平均體積為： =24mL，結合方程式可知：CuCl+FeCl3═CuCl2+FeCl2，Fe2++Ce4+=Fe3++Ce3+，

CuCl～Ce4+，

CuCl的純度為： ×100%=95.5%，

故答案為：95.5%．

要利用制作印刷電路的廢液制備氯化亞銅，首先應制備并分離出銅，向工業上以制作印刷電路的廢液（含Fe3+、Cu2+、Fe2+、Cl﹣）加入過量的鐵粉，三價鐵離子與鐵粉反應轉化為二價鐵離子，銅離子與鐵反應生成銅，然后過濾，濾渣為過量的鐵和生成的銅，依據銅與鐵活潑性，將濾渣溶于鹽酸，銅與鹽酸不反應，過濾得到濾渣即為銅，然后銅與濃硫酸反應生成硫酸銅和二氧化硫，銅與氯氣反應生成氯化銅，硫酸銅、二氧化硫、氯化銅反應生成氯化亞銅，（1）印刷電路的廢液（含Fe3+、Cu2+、Fe2+、Cl﹣）加入鐵，三價鐵離子能夠原鐵反應生成二價鐵離子，銅離子能夠與鐵反應生成銅；（2）依據圖示可知：CuCl2、CuSO4、SO2、H2O反應生成H2SO4、CuCl，依據得失電子守恒配平方程式；（3）依據圖示可知：銅與濃硫酸反應生成硫酸銅、二氧化硫的物質的量之比為1：1，而產生CuCl的化學方程式中硫酸銅、二氧化硫物質的量之比恰好為1：1；（4）依據圖表CuCl產率可知PH=2產率最大，當pH較大時CuCl產率變低，Cu2+水解程度增大，生成的氯化亞銅少；根據稀硝酸具有強氧化性分析；（5）依據方程式中各反應物量之間的關系計算CuCl的純度，CuCl+FeCl3═CuCl2+FeCl2，Fe2++Ce4+=Fe3++Ce3+，CuCl～Ce4+，所給數據及平行實驗結果相差不能超過1%，體積為24.35mL，誤差大舍去，據此進行解答．