Question

【題目】高氯酸銅易溶于水，在130 ℃時會發生分解反應，是一種燃燒催化劑。以食鹽等為原料制備高氯酸銅[Cu(ClO4)2·6H2O]的一種工藝流程如圖1所示：

(1)發生“電解Ⅰ”時，所用的交換膜是____(填“陽”或“陰”)離子交換膜。

(2)歧化反應是同一種物質中同種元素自身的氧化還原反應。已知上述工藝流程中“歧化反應”的產物之一為氯酸鈉，則“歧化反應”的化學方程式為________。

(3)“電解Ⅱ”主要的陽極產物是_________(填離子符號)。

(4)操作a的名稱是____。

(5)用該工藝流程制備高氯酸銅時，若起始時NaCl的質量為a t，最終制得Cu(ClO4)2·6H2O為b t，則產率為____ (用含a，b的代數式表示)。

(6)某溫度下，高氯酸銅[Cu(ClO4)2]按A、B兩種方式同時分解，分解過程中銅的化合價不發生改變。方式A為Cu(ClO4)2CuCl2＋4O2↑，若4 mol高氯酸銅在該溫度下按A、B各占50% 的方式完全分解，且A、B兩種方式轉移的電子數之比為8∶7，則方式B為____ (用化學方程式表示)。

Answer 1

【答案】陽 3Na2CO3＋3Cl2===5NaCl＋NaClO3＋3CO2 ClO4- 蒸發濃縮 100％ 2Cu(ClO4)22CuO＋7O2↑＋2Cl2↑

【解析】

根據題意可知，本題考查電化學原理，運用原電池和電解池原理分析。

（1）“電解I”所發生的反應是電解氯化鈉溶液生成氫氧化鈉、氫氣和氯氣，需要防止氫氧根離子與氯氣反應，所以用的交換膜是陽離子交換膜；
故答案為：陽；

（2）“歧化反應”是碳酸鈉與氯氣反應生成氯化鈉和NaClO3，氯元素從0價變為1價和+5價，同時生成二氧化碳，反應的化學方程式為3Na2CO3＋3Cl2===5NaCl＋NaClO3＋3CO2；

故答案為：3Na2CO3＋3Cl2===5NaCl＋NaClO3＋3CO2；

（3）通過電解，溶液中氯酸根離子失電子發生氧化反應在陽極生成高氯酸根離子，“電解II”的陽極的氯離子失電子產物為ClO4-；
故答案為：ClO4-；

（4）加入鹽酸，過濾除去氯化鈉晶體，通過蒸發濃縮即可得到60%以上的高氯酸，
故答案為：蒸發濃縮；

（5）根據流程圖，氯化鈉電解生成的氯氣與碳酸鈉反應生成氯酸鈉和氯化鈉，電解后氯酸鈉變成高氯酸鈉，加入鹽酸反應生成高氯酸，最后與Cu2(OH)2CO3反應生成Cu(ClO4)26H2O，假設起始是氯化鈉為6mol，則生成的氯氣為3mol，得到1mol氯酸鈉，根據氯元素守恒最終可以得到0.5molCu(ClO4)26H2O，因此產率為；

故答案為： 100％；

（6）在A方式：中CuCl2是還原產物，O2是氧化產物，反應中轉移電子數為16e，若4mol高氯酸銅在該溫度下按A、B各占50%的方式完全分解，則方式A共轉移4mol×16e＝64mole，A、B兩種方式轉移的電子數之比為8:7，則B中轉移電子64mole×=56mole，Cu(ClO4)2分解時Cu元素化合價不變，則B方式中O2是氧化產物，生成O2的物質的量為，若Cl元素還原產物中價態為x價，則8(7x)＝56，解得：x＝0，可知還原產物為Cl2，且其物質的量為，則結合原子守恒，B方式發生反應的方程式為2Cu(ClO4)22CuO＋7O2↑＋2Cl2↑；

故答案為：2Cu(ClO4)22CuO＋7O2↑＋2Cl2↑。