Question

氯化亚铜(CuCl)常用作有机合成工业中的催化剂，是一种白色粉末；微溶于水、不溶于乙醇及稀硫酸。工业上采用如下工艺流程，从某酸性废液（主要含Cu²⁺、Fe³⁺、 H⁺、Cl^－）中制备氯化亚铜。

请回答下列问题：

（1）写出步骤①中发生的两个主要反应的离子方程式：                。

（2）步骤②的操作名称是：                    。

（3）步骤④中所加物质X为：                 。

（4）步骤⑤的操作是：                       。

（5）步骤⑥应调节溶液pH呈酸性，且用乙醇洗涤CuCl晶体，目的是：            。

（6）在CuCl的生成过程中，可以循环利用的物质是             ，理论上          （填“是”或“不”）需要补充（不考虑调节等消耗）；理由是                         。

（7）工业上还可以采用以碳棒为电极电解CuCl₂溶液得到CuCl。电解CuCl₂溶液,阴极上发生的电极反应式是                           。

Answer

（15分）

（1）Cu2++ Fe = Cu+ Fe2+ Fe + 2Fe3+ = 3Fe2+ 或 Fe + 2H+ = Fe2++ H2↑（2分）

（2）过滤、洗涤（不答洗涤也给分）（1分） （3）CuO或Cu (OH) 2 或CuCO3等（2分）

（4）在HCl气流中蒸发结晶（2分）

（5）减少CuCl的损失（答案合理也给分）（2分）

（6）硫酸（或H2SO4）（1分） 不（1分）

Cu与浓硫酸反应生成CuSO4和SO2的物质的量比为1∶1，而生产CuCl的过程中消耗CuSO4和SO2的物质的量比也为1﹕1，所以理论上不需要补充H2SO4（2分）

（7）Cu2＋＋Cl－＋e－= CuCl↓ （2分）

【解析】

试题分析：从某酸性废液（主要含Cu2+、Fe3+、H+、Cl-）中制备氯化亚铜，向工业上以某酸性废液（含Cu2+、Fe3+、H+、Cl-）加入过量的铁粉，三价铁离子与铁粉反应转化为二价铁离子，铜离子与铁反应生成铜，然后过滤，滤渣为过量的铁和生成的铜，依据铜与铁活泼性，将滤渣溶于盐酸，铜与盐酸不反应，过滤得到滤渣即为铜，然后铜与浓硫酸反应生成硫酸铜和二氧化硫，酸性废液调节pH值使铁离子沉淀，过滤得氯化铜溶液，氯化铜、硫酸铜、二氧化硫反应生成氯化亚铜和硫酸，硫酸可以再循环利用，

（1）步骤①中铁能与铜离子及铁离子反应生成铜和亚铁离子等，同时铁也与酸性废液中的酸反应生成氢气，涉及的离子方程式为Cu2++Fe=Cu+Fe2+、Fe+2Fe3+=3Fe2+、Fe+2H+=Fe2++H2↑，故答案为：Cu2++Fe=Cu+Fe2+、Fe+2Fe3+=3Fe2+或Fe+2H+=Fe2++H2↑；

（2）步骤②中从溶液中分离出固体物质过量的铁和生成的铜，所以步骤②的操作名称是过滤、洗涤，故答案为：过滤、洗涤；

（3）步骤④中为调节溶液的pH值，要能与酸反应同时不引入新的杂质，所以物质X为CuO或Cu （OH）2或CuCO3等，故答案为：CuO或Cu （OH）2或CuCO3等；

（4）步骤⑤的操作是从氯化铜溶液中获得氯化铜晶体，要防止铜离子水解，所以步骤⑤的操作是在HCl气流中蒸发结晶，故答案为：在HCl气流中蒸发结晶；

（5）CuCl微溶于水、不溶于乙醇及稀硫酸，所以要用乙醇洗涤CuCl晶体，减少CuCl的损失，故答案为：减少CuCl的损失；

（6）根据流程分析可知，硫酸可以循环利用，Cu与浓硫酸反应生成CuSO4和 SO2的物质的量为1：1，而生产CuCl的过程中消耗CuSO4和SO2的物质的量也为1﹕1，所以理论上不需要补充H2SO4，故答案为：硫酸；否；Cu与浓硫酸反应生成CuSO4和 SO2的物质的量为1：1，而生产CuCl的过程中消耗CuSO4和SO2的物质的量也为1﹕1，所以理论上不需要补充H2SO4；（7）电解CuCl2溶液，阴极上是铜离子得电子生成亚铜离子，亚铜离子结合氯离子生成氯化亚铜沉淀，电极反应式为 Cu2++Cl-+e-=CuCl↓，

故答案为：Cu2++Cl-+e-=CuCl↓．

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用