Question

【題目】氯化亞銅是有機合成工業中應用較廣的催化劑。

(1)CuCl用作制備碳酸二甲酯的催化劑：4CH3OH+2CO+O22(CH3O)2CO+2H2O，請填寫化學方程式將催化原理補充完整：i．4CuCl+4CH3OH+O2＝4Cu(CH3O)Cl+2H2O；ii．________________________。

(2)一種用廢銅制備氯化亞銅的過程如下：

Cu(s)+Cl2(g)＝CuCl2(s) △H＝-a kJ·mol-1

CuCl2(s) +Cu(s) +4HCl(aq)＝2H2[CuCl3] (aq) △H＝+b kJ·mol-1

CuCl(s) + 2HCl(aq)H2[CuCl3] (aq) △H＝-c kJ·mol-1

①反應 2Cu(s)+Cl2(g)＝2CuCl(s) △H＝_______________ kJ·mol-1(用含 a、b、c 的式子表示)

②向CuCl2 溶液中加入過量銅粉，發生反應生成CuC1。但在實驗過程中要加入濃鹽酸反應才能持續進行，反應結束后將溶液倒入蒸餾水中稀釋獲得CuCl。加入濃鹽酸的目的是___________________。

(3)在電解槽中電解氨性含銅蝕刻廢液，電解后向陰極液中加入鹽酸酸化，再倒入蒸餾水稀釋，得到氯化亞銅沉淀。

①電解裝置如圖所示，陰極區電極方程式為___________________________ 。

②稀釋過程中溶液的溫度不同，得到沉淀質量和氯化亞銅百分含量變化如圖所示。

從氯化亞銅產率角度分析，最佳稀釋溫度為__________________；溫度越高得到氯化亞銅沉淀質量越小，其原因可能是：i.加熱過程中部分氯化亞銅被氧化；ii．___________________。

Answer 1

【答案】2Cu(CH3O)Cl + CO = (CH3O)CO + 2CuCl –a + b + 2c 溶解 CuCl，防止其覆蓋在銅表面阻礙反應進行 +e–=+2NH3 20℃ 溫度高CuCl 溶解度增大

【解析】

利用總反應減去反應i，便可得到反應ii的化學方程式；借助三個已知熱化學方程式，利用蓋斯定律，便可求出待求反應的△H；從反應看，Cu、CuCl、CuCl2都呈固態，產物會覆蓋在反應物表面，阻止反應的進行，所以加入鹽酸便是為了讓反應能持續進行；電解后向陰極液中加入鹽酸酸化，再倒入蒸餾水稀釋，得到氯化亞銅沉淀，說明通過電解，將轉化為；在稀釋前，沉淀質量為一定值，改變溫度、加水稀釋，由于溶解度的改變，導致固體質量的改變，所以只要利用圖中數據，求出CuCl的質量，便可確定CuCl產率最高的點對應的溫度；溫度越高得到氯化亞銅沉淀質量越小，原因一個為溶解，一個為變質。

(1)將總反應“4CH3OH+2CO+O22(CH3O)2CO+2H2O”減去反應“4CuCl+4CH3OH+O2＝4Cu(CH3O)Cl+2H2O”，便可得到反應ii為2Cu(CH3O)Cl + CO = (CH3O)CO + 2CuCl。答案為：2Cu(CH3O)Cl + CO = (CH3O)CO + 2CuCl；

(2)Cu(s)+Cl2(g)＝CuCl2(s) △H＝-a kJ·mol-1 ①

CuCl2(s) +Cu(s) +4HCl(aq)＝2H2[CuCl3] (aq) △H＝+b kJ·mol-1 ②

CuCl(s) + 2HCl(aq)H2[CuCl3] (aq) △H＝-c kJ·mol-1 ③

①利用蓋斯定律，將反應①+②-③×2得，反應 2Cu(s)+Cl2(g)＝2CuCl(s) △H＝–a + b + 2c kJ·mol-1。答案為：–a + b + 2c；

②向CuCl2 溶液中加入過量銅粉，發生反應生成CuC1，由于反應生成的CuCl覆蓋在Cu表面，阻止反應的不斷進行，所以在實驗過程中要加入濃鹽酸反應才能持續進行，加入濃鹽酸的目的是：溶解 CuCl，防止其覆蓋在銅表面阻礙反應進行。答案為：溶解 CuCl，防止其覆蓋在銅表面阻礙反應進行；

(3)①電解后向陰極液中加入鹽酸酸化，再倒入蒸餾水稀釋，得到氯化亞銅沉淀，則表明轉化為，陰極區電極方程式為+e–=+2NH3。 答案為：+e–=+2NH3；

②反應所得固體的質量相同，所含CuCl的質量相同，但由于稀釋過程中溶液的溫度不同，得到沉淀質量和氯化亞銅百分含量不同。在20℃時，CuCl2的質量為1.36g×98.75%=1.343g，30℃時，CuCl2的質量為1.30g×99.02%=1.287g，CuCl2的質量越大，產率越高，所以從氯化亞銅產率角度分析，最佳稀釋溫度為20℃；溫度越高得到氯化亞銅沉淀質量越小，可從溶解度和被氧化兩個方面分析，所以其原因可能是：i.加熱過程中部分氯化亞銅被氧化；ii．溫度高CuCl 溶解度增大。答案為：20℃；溫度高CuCl 溶解度增大。