Question

如图是工业上以制作印刷电路的废液(含Fe³⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、C1^－)生产CuCl的流程：

已知：CuCl是一种白色粉末，微溶于水、不溶于乙醇及稀硫酸，在空气中迅速被氧化为绿色，见光分解变成褐色。

请回答下列问题：

(1)流程中的滤渣①与Y反应和X与Y反应相比，单位时间内得到的气体多，其原因为____________________________________________。

(2)滤液①需要加过量Z，检验Z过量的方法是______________________。

(3)写出生成CuCl的离子方程式：_________________________________。

(4)为了提高CuCl产品的纯度，流程中的“过滤”操作适宜用下列装置图中的___________(填选项字母)，过滤后，洗涤CuCl的试剂宜选用___________(填“无水乙醇”或“稀硫酸”)

(5)CuCl加入饱和NaCl溶液中会部分溶解生成CuCl₂^－，在一定温度下建立两个平衡：

I. CuCl (s) Cu ⁺(aq)+Cl^－ (aq)      K_sp=1.4×10^－6

II. CuCl(s)+Cl^－ (aq)CuCl₂^－(aq)     K=0.35。

分析c(Cu⁺)、c(CuCl₂^－)和K_sp、K的数学关系，在图中画出c(Cu⁺)、c(CuCl₂^－)的关系曲线(要求至少标出一个坐标点) ______。

(6)氯化亚铜的定量

①称取样品0.25g于250mL锥形瓶中，加入10mL过量的FeCl₃溶液，不断摇动：

②待样品溶解后，加入20mL蒸馏水和2滴指示剂；

③立即用0.1000mol·L^－1硫酸铈标准溶液滴定至绿色为终点；

④重复三次，消耗硫酸铈溶液的平均体积为24.30mL。

上述相应化学反应为CuCl+ FeCl₃===CuCl₂+FeCl₂、Fe²⁺+Ce⁴⁺===Fe³⁺+Ce³⁺，则样品中CuCl的纯度为___________(保留三位有效数字)。

Answer

滤渣①中有铁和铜，与盐酸反应时形成无数微小的原电池，极大地加快了反应速率 取溶液少量，加入KBr溶液少量和四氯化碳，如下层液体呈橙色，说明氯气已过量（其他合理答案均可） CuCl2+CuSO4+SO2+2H2O=2CuCl↓+2H2SO4 B 无水乙醇 96.7%

【解析】

废液中加入过量铁粉，发生反应：Fe+2Fe3+=3Fe2+、 Fe+Cu2+=Fe2++Cu，原溶液中的Fe3+、Cu2+被除去，过滤所得的滤液①中含有Fe2+、Cl-，在滤液中加入过量的氯气，可以将Fe2+氧化成FeCl3，即得到FeCl3蚀刻液，实现蚀刻液的再生。滤渣为铜单质和剩余的铁单质，加入过量的稀盐酸，铜与稀盐酸不反应，因此滤液②也为FeCl2溶液，滤渣②为铜。

（1）流程中的滤渣①与Y反应和X与Y反应相比，单位时间内得到的气体多，说明反应速率快，因为滤渣①中有铁和铜单质，与盐酸反应时能形成无数微小的原电池，极大地加快了反应速率；（2）检验溶液中通入的氯气已过量，可取溶液少量，加入KBr溶液少量和四氯化碳，如下层液体呈橙色，说明氯气已过量。（3）根据流程图可知，SO2、CuSO4、CuCl2反应生成H2SO4、CuCl，因此化学方程式为：CuCl2+CuSO4+SO2+2H2O=2CuCl↓+2H2SO4。

（4）生产中为了提高CuCl产品的质量，尽可能减少CuCl被空气中氧气氧化，宜采用抽滤法快速过滤，所以过滤装置选择B项。洗涤CuCl宜选用无水乙醇，因为CuCl难溶于无水乙醇，洗涤时可减少CuCl的溶解损失，而且后续干燥中易除去乙醇。不选用硫酸，虽然CuCl难溶于硫酸，但用硫酸洗涤，会给CuCl表面带来少量的H+和SO42-杂质。

（5）据反应式CuCl(s)+Cl－ (aq)CuCl2－(aq)和K的本义式有：

，将分子、分母同乘以c(Cu+)得：

，将题给的K和Ksp的数据代入得c(CuCl2-)×c(Cu+)=1.4×10-6×0.35=4.9×10-7。取其中(0.7,0.7)做为一个坐标点，图象示意如下：

（6）根据题给的相应化学反应CuCl+ FeCl3===CuCl2+FeCl2、Fe2++Ce4+===Fe3++Ce3+，可得

CuCl和Ce4+的反应配比是1：1，所以可得CuCl的纯度：=96.7%。