Question

实验室以海绵铜（主要成分为Cu和CuO）为原料制取CuCl的主要流程如图：

已知：①CuCl为白色固体，难溶于水和乙醇，可溶于氯离子浓度较大的溶液中。

②CuCl有水存在时在空气中易被氧化，在酸性条件下较稳定。

（1）“溶解”时选用约为0.5mol•L^-1的硫酸，过程中无气体产生。若硫酸浓度过大，反应会产生NO、NO₂等有害气体，NH₄NO₃的用量会___（填“增大”或“减小”或“不变”）。

（2）“转化”步骤中发生反应的离子方程式为___。加入的（NH₄）₂SO₃需要适当过量的原因是__。

（3）氯化铵用量[]与Cu²⁺沉淀率的关系如图所示。随着氯化铵用量的增多Cu²⁺沉淀率增加，但当氯化铵用量增加到一定程度后Cu²⁺的沉淀率减少，其原因是___。

（4）检验CuCl沉淀是否洗涤完全的方法是___。

（5）若CuCl产品中混有少量CaSO₄，设计提纯CuCl的实验方案：__。（实验中可选试剂：0.1mol•L^-1盐酸、10mol•L^-1盐酸、蒸馏水、无水乙醇）

Answer

增大 2Cu2++SO32-+2Cl-+H2O═2CuCl↓+SO42-+2H+ 使Cu2+充分还原，保证Cu2+的还原速率，防止CuCl被空气氧化 生成的氯化亚铜又溶解于氯化铵溶液中 取少许最后一次洗涤液，滴入1～2滴氯化钡溶液，若不出现白色浑浊，表示已洗涤完全 向产品中加入10mol•L-1盐酸溶液，不断搅拌，至固体不再溶解，过滤，向滤液中加蒸馏水至大量固体析出，过滤，再用无水乙醇洗涤2～3次，干燥

【解析】

实验室流程中，海绵铜（主要成分为Cu和CuO）中加入硝酸铵和硫酸，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，滤液中含有Cu2+，NH4+，H+，SO42-，NO3-。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+，得到的产品CuCl，据此分析。

（1）若硫酸浓度过大，实际会发生浓硝酸与铜的反应，产生NO、NO2等有害气体，与相同质量的铜反应时，硝酸根消耗量增大，NH4NO3的用量增大。

（2）“转化”步骤中发生反应的离子方程式为2Cu2++SO32-+2Cl-+H2O═2CuCl↓+SO42-+2H+。CuCl在酸性条件下较稳定，加入的（NH4）2SO3需要适当过量的原因是使Cu2+充分还原，保证Cu2+的还原速率，防止CuCl被空气氧化。

（3）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+，CuCl可溶于氯离子浓度较大的溶液中。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；

（4）检验CuCl沉淀是否洗涤完全的本质是检查是否有Cu+残留，检验的方法是取少许最后一次洗涤液，滴入1～2滴氯化钡溶液，若不出现白色浑浊，表示已洗涤完全。

（5）由题目已知资料可知，CuCl难溶于水和乙醇，可溶于氯离子浓度较大的溶液中。若CuCl产品中混有少量CaSO4，向产品中加入10mol•L-1盐酸溶液，不断搅拌，至固体不再溶解，过滤，向滤液中加蒸馏水至大量固体析出，过滤，再用无水乙醇洗涤2～3次，干燥即可得到纯净氯化亚铜。