(2009?江門一模)氯化亞銅是一種重要的化工產(chǎn)品,常用作有機(jī)合成催化劑,還可用于顏料,防腐等工業(yè).該物質(zhì)是微溶于水的白色固體,露置于空氣中易被氧化為綠色的堿式氯化銅(Cu2(0H)3Cl),在熱水中易水解生成氧化銅水合物而呈紅色.以下是一種采用亞硫酸鹽還原法,從含銅電鍍廢水中制備氯化亞銅的工藝流程如圖1.
已知Ksp:CuCl:1.2×10-4  CuOH:1.4×10-15 Cu (OH) 2:1.6×10-10
請回答以下問題:
(1)寫出反應(yīng)①制備氯化亞銅的離子反應(yīng)方程式:
2Cu2++SO32-+2Cl-+H2O=2CuCl↓+SO42-+2H+
2Cu2++SO32-+2Cl-+H2O=2CuCl↓+SO42-+2H+

(2)為提高CuCl的產(chǎn)率,常在反應(yīng)①的體系中加入稀堿溶液,調(diào)節(jié)pH至3.5.這樣做的目的是
OH-中和了反應(yīng)中的H+,有利于平衡向右進(jìn)行,提高CuCl的產(chǎn)率.但當(dāng)OH-濃度過大時,Cu+能與OH-結(jié)合,生成氫氧化亞銅,從而降減了CuCl的產(chǎn)率
OH-中和了反應(yīng)中的H+,有利于平衡向右進(jìn)行,提高CuCl的產(chǎn)率.但當(dāng)OH-濃度過大時,Cu+能與OH-結(jié)合,生成氫氧化亞銅,從而降減了CuCl的產(chǎn)率

(3)圖2是各反應(yīng)物在最佳配比條件下,反應(yīng)溫度對CuCl產(chǎn)率影響.由圖2可知,溶液溫度控制在
60℃
60℃
時,CuCl產(chǎn)率能達(dá)到94%,隨后隨溫度升高CuCl產(chǎn)率會下降,其原因是
溫度過高,一是促進(jìn)了CuCl的水解,二是促進(jìn)了CuCl與空氣中氧氣發(fā)生反應(yīng)
溫度過高,一是促進(jìn)了CuCl的水解,二是促進(jìn)了CuCl與空氣中氧氣發(fā)生反應(yīng)

(4)若要提高Cucl的產(chǎn)率你認(rèn)為還可采取的措施有
反應(yīng)①在隔絕空氣條件下進(jìn)行
反應(yīng)①在隔絕空氣條件下進(jìn)行

(5)寫出氯化亞銅在空氣中被氧化的化學(xué)方程式
4CuCl+O2+4H2O=2Cu2(OH)3Cl+2HCl
4CuCl+O2+4H2O=2Cu2(OH)3Cl+2HCl

(6)反應(yīng)①也可用鐵代替亞硫酸鈉,寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式
2CuSO4+2NaCl+Fe=2CuCl+FeSO4+Na2SO4
2CuSO4+2NaCl+Fe=2CuCl+FeSO4+Na2SO4
分析:(1)根據(jù)題目信息及氧化還原反應(yīng)的有關(guān)知識,書寫配平離子方程式;
(2)根據(jù)平衡移動原理,減少生成物的濃度,化學(xué)平衡正向移動;
(3)根據(jù)此溫度下CuCl產(chǎn)率最大;根據(jù)信息可知,考慮溫度過高,促進(jìn)了CuCl的水解,同時加快反應(yīng)速率,CuCl易被氧化為綠色的高價銅鹽;
(4)考慮隔絕空氣條件下進(jìn)行;
(5)根據(jù)氧化還原反應(yīng)的化合價升降規(guī)律,結(jié)合給出的氧化產(chǎn)物,寫出化學(xué)方程式;
(6)加入鐵替代亞硫酸鈉,所起的作用相同,做還原劑,把俄二價銅還原為一價銅,由于銅離子氧化性較弱,溶液中反應(yīng)的鐵被氧化為二價,根據(jù)原子守恒、電子守恒書寫化學(xué)方程式.
解答:解:(1)由圖示可知,反應(yīng)物有:Cu2+、SO32-、Cl-,生成物有CuCl2、SO4-,由于是氧化還原反應(yīng),化合價發(fā)生了變化,根據(jù)電子得失和質(zhì)量守恒進(jìn)行配平:2Cu2++SO32-+2Cl-+H2O=CuCl2↓+SO4-+2H+,故答案為:2Cu2++SO32-+2Cl-+H2O=CuCl2↓+SO4-+2H+
(2)因減少生成物的濃度,化學(xué)平衡正向移動,OH-中和了反應(yīng)中的H+,有利于平衡向右移動,提高CuCl的產(chǎn)率.但當(dāng)OH-濃度過大時,Cu+能與OH-結(jié)合,生成氫氧化亞銅沉淀(Cu2+能與OH-結(jié)合,生成氫氧化銅沉淀),從而降低了CuCl的產(chǎn)率,
故答案為:OH-中和了反應(yīng)中的H+,有利于平衡向右移動,提高CuCl的產(chǎn)率.但當(dāng)OH-濃度過大時,Cu+能與OH-結(jié)合,生成氫氧化亞銅沉淀,從而降低了CuCl的產(chǎn)率;
(3)根據(jù)圖象可知,因在60℃時CuCl產(chǎn)率最大,根據(jù)信息可知,隨溫度升高,促進(jìn)了CuCl的水解,CuCl被氧化的速度加快,
故答案為:60℃溫度過高,一是促進(jìn)了CuCl的水解,二是促進(jìn)了CuCl與空氣中氧氣發(fā)生反應(yīng);
(4)因溫度升高,促進(jìn)了CuCl與空氣中氧氣發(fā)生反應(yīng),所以反應(yīng)①在隔絕空氣條件下(還原氣氛)進(jìn)行可以提高CuCl的產(chǎn)率,故答案為:反應(yīng)①在隔絕空氣條件下進(jìn)行;
(5)根據(jù)氧化產(chǎn)物結(jié)合氧化還原反應(yīng)的電子守恒和原子守恒寫出化學(xué)方程式并配平:4CuCl+O2+4H2O=2Cu2(OH)3Cl+2HCl,故答案為:4CuCl+O2+4H2O=2Cu2(OH)3Cl+2HCl;
(6)應(yīng)①也可用鐵代替亞硫酸鈉,鐵起的作用是做還原劑,把二價銅離子還原為氯化亞銅,本身被氧化為二價鐵鹽,書寫化學(xué)方程式為2CuSO4+2NaCl+Fe=2CuCl↓+FeSO4+Na2SO4,
故答案為:2CuSO4+2NaCl+Fe=2CuCl↓+FeSO4+Na2SO4
點(diǎn)評:本題主要考查了CuCl的制備,對制備過程中的有關(guān)知識進(jìn)行了考查,氧化還原反應(yīng)實(shí)質(zhì)和規(guī)律的應(yīng)用,培養(yǎng)了學(xué)生分析問題的能力和運(yùn)用知識的能力.
練習(xí)冊系列答案
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