Question

实验室以海绵铜（主要成分为Cu和CuO）为原料制取CuCl的主要流程如图所示。

已知：①CuCl微溶于水，不溶于乙醇，可溶于氯离子浓度较大的溶液中。

②CuCl露置于潮湿的空气中易被氧化。

回答下列问题。

（1）“氧化”时温度应控制在60℃~70℃，原因是___。

（2）写出“转化”过程中的离子方程式___。

（3）“过滤Ⅱ”所得滤液经蒸发浓缩、降温结晶、过滤等操作获得(NH₄)₂SO₄晶体，可用作化学肥料。“过滤Ⅱ”所得滤渣主要成分为CuCl，用乙醇洗涤的优点是___。

（4）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⁺的沉淀率减小，其原因是___。

（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

温度低溶解速度慢、温度过高硝酸挥发或分解 2Cu2++SO+2Cl-+H2O=2CuCl↓+SO+2H+ CuCl在乙醇中溶解度小且乙醇挥发快，避免CuCl被空气中O2氧化 生成的氯化亚铜又溶解于氯化铵溶液中 向产品中加入10mol·L-1盐酸，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，可氧化海绵铜生成Cu2+，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，发生反应：2Cu2++SO32-+2Cl−+H2O2CuCl↓+ SO42-+2H+，得到产品CuCl，据此分析。

(1)物质“溶解氧化”时，既要考虑反应速率，还要考虑是否有副反应发生，温度低溶解速度慢、温度过高铵盐分解。

(2)“转化”中氧化产物为硫酸铵，滤液主要是硫酸铵。可知亚硫酸铵被溶液中的CuSO4氧化成硫酸铵，Cu2+被还原生成CuCl，离子方程式为2Cu2++SO32-+2Cl−+H2O2CuCl↓+ SO42-+2H+。

(3)根据已知条件，“过滤Ⅱ”所得滤渣CuCl在乙醇中溶解度小且乙醇沸点低，易挥发，避免因水洗干燥时间长而导致CuCl被氧气氧化。

(4)根据题中已知条件，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小，原因是生成的氯化亚铜又溶解于氯化铵溶液中。

(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10 mol·L−1盐酸，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。