Question

【化学—选修2化学与技术】（15分）氯化亚铜（CuCl）是白色粉末，微溶于水，不溶于乙醇，在空气中会被迅速氧化成绿色碱式盐。从酸性电镀废液（主要含Cu^2＋、Fe^3＋）中制备氯化亚铜的工艺流程图如下：

金属离子含量与混合液pH、CuCl产率与混合液pH的关系图如图。

【已知：金属离子浓度为1 mol·L^－1时，Fe（OH）₃开始沉淀和沉淀完全的pH分别为1.4和3.0，Cu（OH）₂开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.2和6.7】

请回答下列问题：

（1）酸浸时发生反应的离子方程式是______；析出CuCl晶体时的最佳pH在_______左右。

（2）铁粉、氯化钠、硫酸铜在溶液中反应生成CuCl的离子反应方程式为________________。

（3）析出的CuCl晶体要立即用无水乙醇洗涤，在真空干燥机内于70℃干燥2 h、冷却密封包装。70℃真空干燥、密封包装的目的是_____________________________________。

（4）产品滤出时所得滤液的主要分成是________，若想从滤液中获取FeSO4·7H₂O晶体，还需要知道的是__________________。

（5）若将铁粉换成亚硫酸钠也可得到氯化亚铜，试写出该反应的化学方程式：_________________。为提高CuCl的产率，常在该反应体系中加入稀碱溶液，调节pH至3.5。这样做的目的是_____________。

Answer

（1）Cu（OH）2+2H+=Cu2++2H2O（2分） ；3（1分）

（2）2Cu2++2Cl-+Fe=2CuCl↓+Fe2+（2分）

（3）加快乙醇和水的蒸发，防止CuCl被空气氧化 （2分）

（4）Na2SO4和FeSO4 （2分） 不同温度下硫酸钠和硫酸亚铁的溶解度（2分）

（5）2CuSO4+ Na2SO3+2NaCl+ H2O=2CuCl↓+2 Na2SO4+ H2SO4（2分） OH-中和了反应中的H+，有利于平衡向右移动，提高CuCl的产率。但当OH-浓度过大时，Cu+能与OH-结合，生成氢氧化亚铜，从而降低了CuCl的产率。（2分）

【解析】

试题分析：（1）并控制溶液PH=4时，只有Cu（OH）2溶解，书写离子反应式是要注意Cu（OH）2不可拆分，此时反应的离子方程式是：Cu（OH）2+2H+=Cu2++2H2O；有图可知析出CuCl晶体时的最佳pH在3左右。

（2）产物为CuCl，故此反应中Fe只能将Cu2+还原成Cu+，自身被氧化成Fe2+，发生反应的离子反应式为：2Cu2++2Cl-+Fe=2CuCl↓+Fe2+。

（3）真空干燥是为了加快乙醇和水的蒸发，密封包装的目的很明显是防止被空气氧化。

（4）因为反应中生成Fe2+，另外还加入了Na+，故产品滤出时所得滤液的主要分成是Na2SO4和FeSO4；二种固体溶质的混合液，分离的方式常用重结晶或冷却结晶，故要想得到FeSO4·7H2O晶体，还必须知道二者的溶解度随温度变化情况，才可以确定具体使用哪种方法。

（5）亚硫酸钠代替铁粉时自身应该氧化成硫酸钠，此时反应的化学方程式：2CuSO4+ Na2SO3+2NaCl+ H2O=2CuCl↓+2 Na2SO4+ H2SO4。在该反应体系中加入稀碱溶液，可中和生成的酸，促进反应正向进行，提高CuCl的产率，但OH—也不易太大，否则容易生成CuOH沉淀。

考点：无机化工流程图 主要考查的是反应原理及对实验方案设计的评价分析。