Question

【題目】氯化亞銅(CuCl)常用作有機合成工業中的催化劑，是一種白色粉末；微溶于水、不溶于乙醇及稀硫酸。工業上用制作印刷電路的廢液(含Fe3＋、Cu2＋、Fe2＋、Cl－)生產CuCl的流程如圖所示：

根據以上信息回答下列問題：

（1）寫出生產過程中X________；Y________(填化學式)。

（2）析出的CuCl晶體不用水而用無水乙醇洗滌的目的是________________________；生產過程中調節溶液的pH不能過大的原因是________________________。

（3）寫出生成CuCl的化學方程式：__________________________________。

（4）在CuCl的生成過程中理論上不需要補充SO2氣體，其理由是_________________。

（5）已知：常溫下Ksp(CuCl)=1.6×10-7，Ksp(CuI)=1.2×10-12，現向CuCl飽和溶液中加入NaI固體至c(I-)=0.1mol/L，此時溶液中c(Cu+)/c(Cl-)=________。

（6）氯化亞銅的定量分析

①稱取樣品0.25 g置于已放入10 mL過量的FeCl3溶液的錐形瓶中，不斷搖動。

②待樣品溶解后，加水50 mL，鄰菲羅啉指示劑2滴。

③立即用0.10 mol·L－1硫酸鈰標準溶液滴定至終點，同時做空白實驗一次。

已知：

CuCl＋FeCl3===CuCl2＋FeCl2；Fe2＋＋Ce4＋===Fe3＋＋Ce3＋。

如此再重復2次測得：

	1	2	3
空白實驗消耗硫酸鈰 標準溶液的體積/mL	0.75	0.50	0.80
0.25 g樣品消耗硫酸鈰 標準溶液的體積/mL	24.65	25.75	24.90

④數據處理：計算得CuCl的純度為_________(平行實驗結果相差不能超過0.3%)。

Answer 1

【答案】 Fe HCl 減少產品CuCl的損失 防止CuCl水解 CuCl2＋CuSO4＋SO2＋2H2O===2CuCl↓＋2H2SO4 Cu＋2H2SO4(濃)===CuSO4＋SO2↑＋2H2O反應中生成的CuSO4和SO2的物質的量比為1∶1，CuCl2＋CuSO4＋SO2＋2H2O===2CuCl↓＋2H2SO4反應中消耗CuSO4和SO2的物質的量比也為1∶1，所以理論上不需要補充SO2氣體 9×10-8 95.52%

【解析】向工業上以制作印刷電路的廢液（含Fe3＋、Cu2＋、Fe2＋、Cl－）加入過量的鐵粉，三價鐵離子與鐵粉反應轉化為二價鐵離子，銅離子與鐵反應生成銅，然后過濾，濾渣為過量的鐵和生成的銅，依據銅與鐵活潑性，將濾渣溶于鹽酸，銅與鹽酸不反應，過濾得到濾渣即為銅，然后銅與濃硫酸反應生成硫酸銅和二氧化硫，銅與氯氣反應生成氯化銅，硫酸銅、二氧化硫、氯化銅反應生成氯化亞銅；向濾液①即氯化亞鐵溶液中通入氯氣轉化為氯化鐵，重新獲得刻蝕液。

（1）根據以上分析可知生產過程中X、Y分別是Fe、HCl。（2）氯化亞銅(CuCl)微溶于水、不溶于乙醇及稀硫酸，因此析出的CuCl晶體不用水而用無水乙醇洗滌的目的是減少CuCl的損失。生產過程中調節溶液的pH不能過大的原因是防止CuCl水解；（3）依據圖示可知：CuCl2、CuSO4、SO2、H2O反應生成H2SO4、CuCl，產生CuCl的化學方程式依據得失電子守恒得到：CuCl2＋CuSO4＋SO2＋2H2O＝2CuCl↓＋2H2SO4。（4）依據圖示可知：Cu+2H2SO4（濃）CuSO4+SO2↑+2H2O反應中生成的CuSO4和SO2為1：1，CuCl2＋CuSO4＋SO2＋2H2O＝2CuCl↓＋2H2SO4反應中消耗CuSO4和SO2也為1﹕1，所以理論上不需要補充SO2氣體。（5）已知：常溫下Ksp(CuCl)＝1.6×10-7，Ksp(CuI)＝1.2×10-12，現向CuCl飽和溶液中加入NaI固體至c(I-)＝0.1mol/L，則根據Ksp(CuI)＝1.2×10-12可知此時c(Cu+)＝1.2×10-11mol/L，根據Ksp(CuCl)=1.6×10-7可知此時c(Cl-)＝mol/L，所以溶液中c(Cu+)/c(Cl-)＝9×10-8；（6）根據題目中所給數據及平行實驗結果相差不能超過0.3%可知滴定0.25g樣品消耗硫酸鈰標準溶液的平均體積是24.0mL，結合方程式CuCl＋FeCl3＝CuCl2＋FeCl2、Fe2＋＋Ce4＋＝Fe3＋＋Ce3＋可知CuCl的純度為24.0×10-3L×0.1 molL-1×99.5gmol-1/0.25g×100%＝95.52%。