Question

高氯酸铜易溶于水，在130'℃时会发生分解反应，是一种燃烧催化剂，以食盐等为原料制备高氯酸铜 [ Cu(ClO₄)₂6 H₂O) ]的一种工艺流程如下：

回答下列问题

(1)“电解I”的化学方程式为_________，所用交换膜是_(填“阳离子交换膜或“阴离子交换膜”) 。

(2)歧化反应是同一种物质中同种元素(自身氧化还原反应 ，已知上述工艺流程中“歧化反应”的产物之一为 NaClO₃

①“歧化反应”的化学方程式为_。

②“歧化反应”阶段不同温度对产率影响的结果如图所示。则该反应最适宜的温度是______。

(3)“电解II”的阳极产物为 ______(填离子符号)．

(4) 该流程中可循环利用的物质是 _________(填化学式)    。

(5) 用该工艺流程制备高氯酸铜时，若起始时NaCl的质量为a千克。 最终制得的Cu( ClO₄)₂• 6 H₂O为b千克．则产率为_____(用含a、 b 的代数式表示) 。

(6) 某温度下 ，高氯酸铜可按A、B 两种方式同时分解．分解过程中铜的化合价不发生改变。A方式为Cu( ClO₄)₂CuCl₂+4O₂↑按A、B两种方式分解的高氯酸铜的量相同时．转移的电子数之比为8:7 , 则B方式 为__________    (用化学方程式表示)．

Answer

2NaCl+2 H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑ 阳离子交换膜 3Na2CO3+3Cl2 = 5NaCl+NaClO3+3CO2 60℃ ClO4- NaCl (702b/371a)×100% 2 Cu(ClO4)2 2Cu O+7O2↑+2Cl2↑

【解析】

以食盐为原料制备高氯酸铜[Cu(ClC4)2·6H2O)]，则生成产物为高氯酸钠，电解氯化钠溶液生成氢氧化钠、氢气和氯气，“歧化反应”时，高氯酸钠与碳酸钠溶液发生歧化反应，生成的产物之一为氯酸钠，同时生成二氧化碳气体，通电电解，溶液其中氯酸根离子失电子发生氧化反应生成高氯酸根离子，加入盐酸，过滤除去氯化钠晶体，得到60%以上的高氯酸，“反应Ⅱ”阶段，Cu2(OH)2CO3与HClO4反应经过一系列操作后得到蓝色Cu(C1O4)2溶液，据此分析解答。

(1)根据上述分析可知，反应Ⅰ为电解氯化钠溶液生成氢氧化钠、氢气和氯气，反应的化学方程式为2NaCl+2 H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑，反应过程中需要防止氢氧根离子与氯气反应，所用的交换膜是阳离子交换膜，故答案为：2NaCl+2 H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑；阳离子交换膜；

(2)①“歧化反应”是氯气反应生成氯化钠和NaClO3，氯元素从0价目变为-1价和+5价，同时生成二氧化碳，反应的化学方程式为3Na2CO3+3Cl2=5NaCl+NaClO3+3CO2，故答案为：3Na2CO3+3Cl2=5NaCl+NaClO3+3CO2；

②根据图中信息可知，“歧化反应”阶段在60℃时，产率达最高80%，故答案为：60℃；

(3)通过电解，溶液中氯酸根离子失电子发生氧化反应在阳极生成高氯酸根离子，“电解Ⅱ”的阳极氯离子失电子产物为ClO4-，故答案为：ClO4-；

(4)由上述分析可知，该流程中可循环利用的物质是NaCl，故答案为：NaCl；

(5)根据流程图，氯化钠电解生成的氯气与碳酸钠生成氯酸钠和氯化钠，电解后氯酸钠变成高氯酸钠，加入盐酸反应生成高氯酸，最后与Cu2(OH)2CO3反应生成Cu(ClO4)2·6H2O，假设起始是氯化钠为6mol，则生成的氯气为3mol，得到1mol氯酸钠，根据氯元素守恒最终得到0.5molCu(ClO4)2·6H2O，因此产率=，故答案为：(702b/371a)×100%；

(6)A方式Cu(ClO4)2CuCl2+4O2↑中氧元素由-2价变为0价转移电子为4×2×2=16，氯由+7价变为-1价，转移电子为8×2=16，若4 mol高氯酸铜在该温度下按A、B各占50%的方式完全分解，且A、B两种方式转移的电子数之比为8:7，则B方式可能氯由+7价变为0价,转移电子为7×2=14，氧元素由-2价变为0价转移电子为3.5×2×2=14，综合可知生成物为氧气、氯气和氧化铜，故反应为2Cu(C1O4)22CuO+7O2↑+2C12↑，故答案为：2Cu(C1O4)22CuO+7O2↑+2C12↑。