Question

铜及其化合物应用广泛。

Ⅰ.氯化亚铜(CuCl)广泛用于化工、印染、有机合成等行业。以海绵铜（主要成分是Cu和少量CuO）为原料，采用硝酸铵氧化分解技术生产氯化亚铜的工艺过程如下：

已知：CuCl难溶于醇和水，可溶于氯离子浓度较大的体系，在潮湿空气中易氧化。

回答下列问题：

（1）步骤①中N元素被还原为最低价，则Cu溶解的离子方程式为________。

（2）步骤③中 (NH₄)₂SO₃要适当过量，目的是使Cu²⁺充分还原速率和________，其主要反应的离子方程式为_________。已知NH₄Cl、Cu^2＋的物质的量之比［n( NH₄Cl )/n(Cu²⁺)］与Cu²⁺沉淀率的关系如右图所示，当氯化铵用量增加到一定程度后Cu^2＋的沉淀率减少，原因是________。

Ⅱ.以氧缺位铁酸铜（CuFe₂O_4-x）作催化剂，可利用太阳能热化学循环法分解H₂O制H₂，其物质转化如图甲所示。

①氧缺位铁酸铜(CuFe₂O_4-x)与水反应的化学方程式为________。

②若x=0.15，则1 mol CuFe₂O₄参与该循环过程理论上一次能制得标准状况下的H₂体积为________L。（标准状况下）

③CuFe₂O₄可用电化学方法得到，其原理如图乙所示，则阳极的电极反应式为__________。

Answer

4Cu+NO3- +10H+ = 4Cu2+ + NH4++3H2O 防止CuCl被空气氧化 2Cu2+ + SO32- + 2Cl-+ H2O = 2CuCl↓+ SO42-+ 2H+ 生成的氯化亚铜又溶解于氯化铵溶液中 CuFe2O4-x+xH2O= CuFe2O4+xH2 3.36 Cu+2Fe+4O2—8e-=CuFe2O4

【解析】Ⅰ.（1）步骤①中N元素被还原为最低价即-3价，则Cu溶解的离子方程式为4Cu+NO3- +10H+ = 4Cu2+ + NH4++3H2O；化学方程式为4Cu+NH4NO3 +5H2SO4= 4CuSO4 + (NH4)2SO4+3H2O；（2）步骤③中 (NH4)2SO3要适当过量，目的是保证使Cu2+充分还原的速率；防止CuCl被空气氧化；主要反应是铜离子与亚硫酸铵发生氧化还原反应生成CuCl，其离子方程式为2Cu2+ + SO32- + 2Cl-+ H2O = 2CuCl↓+ SO42-+ 2H+；当氯化铵用量增加到一定程度后Cu2＋的沉淀率减少，原因是生成的氯化亚铜又溶解于氯化铵溶液中。

Ⅱ. ①根据图中信息可知，氧缺位铁酸铜(CuFe2O4-x)与水反应生成CuFe2O4和氢气，其化学方程式为：CuFe2O4-x+xH2O= CuFe2O4+xH2；②根据化学方程式CuFe2O4-x+xH2O= CuFe2O4+xH2，若x=0.15，则1 mol CuFe2O4参与该循环过程理论上一次能制得标准状况下的H2体积为0.15mol×22.4L/mol=3.36L；③根据电化学方法制得CuFe2O4的原理图可知，阳极铜铁合金熔融状态下失去电子与氧离子反应，电极反应式为：Cu+2Fe+4O2- -8e-=CuFe2O4。