Question

【題目】某實驗小組采用刻蝕廢液(主要含CuCl2、FeCl3、FeCl2、HCl)制取Cu和Cu2Cl2，實驗流程如下：

已知：Cu2Cl2是白色固體，微溶于水，難溶于乙醇，受潮后在空氣中易被迅速氧化。

(1)“預(yù)處理”時，需用Na2CO3調(diào)節(jié)溶液至微酸性而不是堿性，其原因是__________________。

(2)“還原Ⅰ”需在80 ℃條件下進行，適宜的加熱方式為____________。

(3)“還原Ⅱ”中，Cu2＋參與反應(yīng)的離子方程式為__________________。

(4)“攪拌”時加入NaCl粉末的作用是____________________________。

(5)“過濾Ⅱ”得到的Cu2Cl2需用無水乙醇洗滌，并在真空干燥機內(nèi)于70 ℃干燥2小時，冷卻，密封包裝。于70 ℃真空干燥的目的是__________________________。

(6)①設(shè)計從“過濾Ⅰ”所得濾渣中獲取Cu的實驗方案：稀硫酸加到濾渣中，攪拌，充分反應(yīng)至無氣體產(chǎn)生為止，過濾并用蒸餾水洗滌2～3次，低溫烘干。

②現(xiàn)欲測定途徑a、b回收銅元素的回收率比，請補充實驗方案：____________________，分別按途徑a、b制取Cu和Cu2Cl2，測得Cu的質(zhì)量為m1 g，Cu2Cl2的質(zhì)量為m2 g，則途徑a、b銅元素的回收率比為________(銅元素回收率＝產(chǎn)品中銅元素質(zhì)量/廢液中銅元素的質(zhì)量×100%)。

Answer 1

【答案】防止Cu2＋形成沉淀 水浴加熱 2Cu2++SO32－+2C1－+H2O＝Cu2C12↓+SO42－+2H+ Cu2Cl2微溶于水，增大Cl－濃度，有利于Cu2Cl2析出(沉淀) 加快乙醇和水的揮發(fā)，防止Cu2Cl2被空氣氧化 取兩份相同體積的預(yù)處理后的水樣 199m1：128m2

【解析】

刻蝕廢液主要含CuCl2、FeCl3、FeCl2、HCl，結(jié)合后續(xù)流程可知，用Na2CO3調(diào)節(jié)溶液pH至微酸性而不是堿性，其目的是減小溶液中的氫離子濃度、防止Cu2＋形成沉淀，減少后續(xù)反應(yīng)中副反應(yīng)的發(fā)生（鐵與酸反應(yīng)生成氫氣、亞硫酸鈉與酸反應(yīng)生成二氧化硫）。途徑a：加入過量的Fe，置換出Cu單質(zhì)，過濾分離，濾液主要含有FeCl2，固體物質(zhì)為Fe、Cu，用稀硫酸溶解Fe，再過濾、洗滌得到Cu；途徑b：加入亞硫酸鈉將Cu2+還原為Cu+，Cu+與C1－結(jié)合生成Cu2C12沉淀，據(jù)此解答。

（1）用Na2CO3調(diào)節(jié)溶液pH，使溶液中Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe（OH）3沉淀，而銅離子不能轉(zhuǎn)化為沉淀，因此溶液調(diào)至微酸性而不是堿性的目的是減小溶液中的氫離子濃度、防止Cu2＋形成沉淀，減少后續(xù)反應(yīng)中副反應(yīng)的發(fā)生（鐵與酸反應(yīng)生成氫氣、亞硫酸鈉與酸反應(yīng)生成二氧化硫）；

（2）在80℃條件下進行，可以利用水浴加熱，受熱均勻，便于控制溫度；

（3）SO32－將Cu2+還原為Cu+，Cu+與C1－結(jié)合生成Cu2C12沉淀，反應(yīng)的離子方程式為2Cu2++SO32－+2C1－+H2O＝Cu2Cl2↓+SO42－+2H+；

（4）由于Cu2Cl2微溶于水，加入NaCl粉末，可增大C1－濃度，有利于Cu2Cl2析出；

（5）由于Cu2Cl2受潮后在空氣中易被迅速氧化，于70℃真空干燥的目的是：加快乙醇和水的揮發(fā)，防止Cu2Cl2被空氣氧化；

（6）欲測定途徑a、b回收銅元素的回收率比，應(yīng)該取用相同的起始原料，進行不同途徑的處理，所以實驗方案為：取兩份相同體積的預(yù)處理后的水樣。分別按途徑a、b制取Cu和Cu2Cl2，測得Cu的質(zhì)量為m1 g，Cu2Cl2的質(zhì)量為m2 g，根據(jù)銅原子守恒可知途徑a、b銅元素的回收率比等于途徑a獲得Cu的質(zhì)量與途徑b獲得的Cu2Cl2中Cu元素質(zhì)量之比，即途徑a、b銅元素的回收率之比為：m1：128m2/199＝199m1：128m2。