Question

氯化亚铜（CuCl）广泛应用于化工、印染、电镀等行业。CuCl难溶于醇和水，可溶于氯离子浓度较大的体系，在潮湿空气中易水解氧化。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CuCl的工艺过程如下：

回答下列问题：

（1）写出“溶解”过程中发生的氧化还原反应的离子方程式（N元素被还原到最低价）：_______，溶解温度应控制在60-70℃，原因是_______。

（2）写出步骤③中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。已知NH₄Cl、Cu²⁺的物质的量之比[n(NH₄Cl)/n(Cu²⁺)]与Cu²⁺沉淀率的关系如图所示，当氯化铵用量增加到一定程度后的氯化亚铜的沉淀率减少，其可能的原因是__________。

                       

（3）步骤⑤包括用pH=2的酸洗、水洗两步操作，酸洗采用的酸是_____（写名称），回收的主要物质是____（写化学式）

（4）上述工艺中，步骤⑥醇洗的作用是__________。

（5）称取2.000g CuCl样品（杂质不参与反应），溶于一定量的0.5000mol/L  FeCl₃溶液中，加水稀释至200mL得到溶于，取20.00mL用0.1000mol/L的Ce(SO₄)₂溶液滴定到终点，消耗20.00mL Ce(SO₄)₂

有关反应式:Fe³⁺+CuCl═Fe²⁺+Cu²⁺+Cl^﹣ Ce⁴⁺+Fe²⁺═Fe³⁺+Ce³⁺

则样品中CuCl的质量分数_________。

Answer

Cu+NO3-+10H+=4Cu2++NH4++3H2O 温度低溶解速度慢，温度过高铵盐分解 2:1 生成的CuCl有溶解于氯化铵溶液中 硫酸 (NH4)2SO4 醇洗有利于加快除去CuCl表面水分防止其水解氧化 99.50%

【解析】酸性条件下硝酸根离子具有氧化性，可氧化海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)生成硫酸铜，过滤后在滤液中加入亚硫酸铵发生氧化还原反应生成CuCl，发生2Cu2++SO32-+2Cl-+H2O=2CuCl+SO42-+2H+，得到的CuCl经硫酸酸洗，水洗后再用乙醇洗涤，烘干得到氯化亚铜；

(1)由于酸性条件下硝酸根离子具有氧化性，可氧化Cu生成Cu2+，N元素被还原到最低价，即硝酸根离子的还原产物为NH4+，根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒可得反应的离子方程式为Cu+NO3-+10H+=4Cu2++NH4++3H2O；溶解温度应控制在60-70℃，原因是温度低溶解速度慢，温度过高铵盐分解；

(2)步骤③中铜离子与亚硫酸铵发生氧化还原反应生成CuCl，发生2Cu2++SO32-+2Cl-+H2O=2CuCl+SO42-+2H+，氧化剂与还原剂的物质的量之比为2:1；当氯化铵用量增加到一定程度后氯化亚铜的沉淀率减少，原因是生成的氯化亚铜又溶解于氯化铵溶液中；

(3)由流程可知，经酸洗、水洗后得到硫酸铵，则应加入硫酸，为防止CuCl溶解，不能加入硝酸等氧化性酸，也不能加入盐酸，防止引入新杂质；可回收的主要物质是(NH4)2SO4；

(4)步骤⑥为醇洗，因乙醇沸点低，易挥发，则用乙醇洗涤，可快速除去固体表面的水分，防止水解、氧化，；

(5)根据Fe3++CuCl═Fe2++Cu2++Cl﹣ Ce4++Fe2+═Fe3++Ce3+可知存在关系式：CuCl~~~~~Fe2+~~~~~~~~Ce4+，

用0.1000mol/L的Ce(SO4)2溶液滴定到终点，消耗20.00mL Ce(SO4)2，则Ce4+的物质的量为0.1000mol/L×0.02L=0.002mol，故CuCl的物质的量为0.002mol，样品中CuCl的质量分数××100%=99.50%。

点睛：明确反应流程涉及的物质性质及反应原理是解题关键，酸性条件下硝酸根离子具有氧化性，可氧化海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)生成硫酸铜，过滤后在滤液中加入亚硫酸铵发生氧化还原反应生成CuCl，发生2Cu2++SO32-+2Cl-+H2O=2CuCl+SO42-+2H+，得到的CuCl经硫酸酸洗，水洗后再用乙醇洗涤，可快速除去固体表面的水分，防止水解、氧化，步骤②、④、⑤、⑧都要进行固液分离，根据混合的水溶性进行分离，没有发生化学变化，可用离心机以及框式压滤机，以得到滤饼，氯化亚铜与氯化铁发生Fe3++CuCl═Fe2++Cu2++Cl-，加入K2Cr2O7溶液，发生6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O，结合关系式解答该题。