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)2·6H2O]的一種工藝流程如下:

(1)發生“電解I”時，所用的交換膜是_______________(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的氧化還原反應，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”階段所采用的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)操作a的操作名稱是_______，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at，最終制得的Cu(ClO4)2·6H2O為bt，則產率為__________(用含a、b的代數式表示)。

Answer 1

【答案】 陽離子交換膜 3Na2CO3+3Cl25NaCl+NaC1O3+3CO2 60℃ ClO4- 蒸發濃縮 NaCl (702b/371a)×100%

【解析】以食鹽等為原料制備高氯酸銅[Cu(C1O4)26H2O]，則生成產物應生成高氯酸鈉，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NaClO3 ，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(ClO4)2溶液。

(1)“電解I”所發生的反應是電解氯化鈉溶液生成氫氧化鈉、氫氣和氯氣，反應的離子方程式為：2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑，需要防止氫氧根離子與氯氣反應，因此選擇陽離子交換膜，故答案為：陽離子交換膜；

(2)①“歧化反應”時，氯氣通入碳酸鈉溶液發生反應，生成的產物之一為NaClO3同時生成二氧化碳氣體，歧化反應的化學方程式為3Na2CO3+3Cl25NaCl+NaC1O3+3CO2，故答案為：3Na2CO3+3Cl25NaCl+NaC1O3+3CO2；

②圖象分析可知60°C產率最高，則該反應最適宜的溫度是：60°C，故答案為：60℃；

(3) 通電電解，溶液其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”的陽極產物為ClO4-，故答案為：ClO4-；

(4) 加入鹽酸，過濾除去氯化鈉晶體，通過蒸發濃縮即可得到60%以上的高氯酸；該流程中可循環利用的物質是NaCl，故答案為：蒸發濃縮；NaCl；

(5)根據流程圖，氯化鈉電解生成的氯氣與碳酸鈉反應生成NaC1O3和NaCl，電解后NaC1O3變成NaC1O4，加入鹽酸反應生成HC1O4，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1molNaC1O3，根據氯元素守恒最終得到0.5molCu(ClO4)2·6H2O，因此產率=×100%=×100%，故答案為： ×100%。