Question

【題目】堿式氯化銅[Cux（OH）yClz·mH2O]是重要的農(nóng)藥、醫(yī)藥中間體，還可用作木材防腐劑、飼料添加劑等．研究小組在實(shí)驗(yàn)室用某廠廢銅渣（主要成分為 Cu、CuO，含少量 Fe3O4、Ni、Al2O3）制備堿式氯化銅的流程如下，回答下列問(wèn)題：

（1）“研磨”的目的為________。

（2）“堿溶”的目的為____________。

（3）“酸溶”時(shí)生成 Fe3＋反應(yīng)的離子方程式為_______；生成的 Fe3＋對(duì) Cu 發(fā)生的氧化反應(yīng)的催化原理如上圖所示。N 代表的物質(zhì)為________（填化學(xué)式或離子符號(hào)）。

（4）“酸溶”時(shí)溫度不能過(guò)高的理由為_________。

（5）若濾液 2 中 c（Fe3＋）＝4×10－8 mol/L，pH＝4，則 Ksp[Fe（OH）3]＝__________。

（6）為測(cè)定 Cux（OH）yClz·mH2O 的組成，進(jìn)行如下操作：取樣品 23.25 g，用適量酸溶解后配成 100mL 溶液；取 10.00 mL 溶液加入足量 AgNO3 溶液，生成 1.435 g 沉淀；另取 10.00 mL 溶液，用 1.000 mol/L的 EDTA 標(biāo)準(zhǔn)液滴定 Cu2＋（Cu2＋與 EDTA 以物質(zhì)的量之比 1∶1 反應(yīng)），滴定至終點(diǎn)時(shí)消耗標(biāo)準(zhǔn)液體積為 20.00 mL。

①溶解樣品所用酸的化學(xué)式為________；

②最終確定該樣品的化學(xué)式為______。

Answer 1

【答案】加快反應(yīng)速率，使反應(yīng)更充分 將氧化鋁轉(zhuǎn)化為偏鋁酸鈉而分離除去 4Fe3O4+O2+36H+=12Fe3++18H2O Fe2+或FeCl2 溫度過(guò)高，鹽酸揮發(fā)程度增大，空氣溶解度減小，導(dǎo)致反應(yīng)速率降低，酸溶不充分 4×10-38 HNO3 Cu2(OH)3ClH2O

【解析】

由圖可知，廢銅渣(主要成分Cu、CuO，含少量Fe3O4、Ni、A12O3)研磨可增大接觸面積，加快反應(yīng)速率，通入CO除去Ni元素，加NaOH分離出的濾液1中含偏鋁酸鈉和NaOH，濾渣1含Cu、CuO、Fe3O4，加鹽酸、空氣溶解后得到含銅離子、鐵離子的溶液，調(diào)節(jié)pH，過(guò)濾分離出的濾渣2為Fe(OH)3，濾液2中加石灰乳可制備堿式氯化銅Cux(OH)yClzmH2O，濾液3中含氯化鈣，據(jù)此分析解答。

(l)“研磨”可增大反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)速率，使反應(yīng)更充分，故答案為：加快反應(yīng)速率，使反應(yīng)更充分；

(2)“堿溶”的目的是將氧化鋁轉(zhuǎn)化為偏鋁酸鈉分離除去，故答案為：將氧化鋁轉(zhuǎn)化為偏鋁酸鈉分離除去；

(3)“酸溶”時(shí)生成Fe3+反應(yīng)的離子方程式為4Fe3O4+O2+36H+=12Fe3++18H2O；生成的Fe3+對(duì)Cu發(fā)生的氧化反應(yīng)的催化原理圖中，Cu失去電子，則Fe得到電子轉(zhuǎn)化為N的化學(xué)式為Fe2+或FeCl2，故答案為：4Fe3O4+O2+36H+=12Fe3++18H2O；Fe2+或FeCl2；

(4)“酸溶”時(shí)溫度不能過(guò)高，因?yàn)闇囟冗^(guò)高，鹽酸揮發(fā)程度增大，空氣的溶解度減小，會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)速率降低，酸溶不充分，故答案為：溫度過(guò)高，鹽酸揮發(fā)程度增大，空氣的溶解度減小，導(dǎo)致反應(yīng)速率降低，酸溶不充分；

(5)若濾液2中c(Fe3+)=4×10-8mol/L，pH=4，則Ksp[Fe(OH)3]=4×10-8×(10-10)3=4×10-38，故答案為：4×10-38；

(6)①后續(xù)實(shí)驗(yàn)需要加入AgNO3 溶液，因此溶解樣品所用酸為HNO3，加入足量AgNO3溶液可檢驗(yàn)Cl-，故答案為：HNO3；

②n(Cl-)=×=0.1mol，n(Cu2+)=0.02L×1mol/L×=0.2mol，由電荷守恒可知n(OH-)=2n(Cu2+)-n(Cl-)=0.2 mol×2-0.1 mol=0.3mol，m(Cl-)=0.1mol×35.5 gmol-1=3.55 g，m(Cu2+)=0.2mol×64 gmol-1=12.8g，m(OH-)=0.3mol×17g/mol=5.1 g，n(H2O)==0.1mol，則x∶y∶z∶m=n(Cu2+)∶n(OH-)∶n(Cl-)∶n(H2O)=∶3∶1∶1，即化學(xué)式為Cu2(OH)3ClH2O，故答案為：Cu2(OH)3ClH2O。