Question

【題目】一種以NH4Cl酸性蝕銅廢液[含NH4Cl、Cu(NH3)4Cl2、CuCl、CuSO4及鹽酸等]為原料制備CuCl并回收Cu(OH)2的工藝流程如圖：

回答下列問題：

(1)“反應(yīng)1”中，NaCl、Cu、CuSO4反應(yīng)的離子方程式為____；生產(chǎn)中常將“過濾1”的濾渣返回到“反應(yīng)1”中，其目的是______。

(2)“水解”步驟中，加入大量水稀釋即可析出CuCl，原因是 ____________(結(jié)合離子方程式，從平衡角度分析)。

(3)濕的CuCl在空氣中易被氧化為Cu2(OH)3Cl，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為____；“洗滌”時(shí)稀鹽酸和乙醇洗滌的目的是______________ 。

(4)“反應(yīng)2”需加入的試劑X是 ___；“吹脫”出來的NH3可用于生產(chǎn)碳銨化肥，主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ______ 。

(5)測定產(chǎn)品中CuCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)的步驟如下：稱取ag產(chǎn)品，加入稍過量的FeCl3溶液，待溶解后用鄰非羅啉作指示劑，立刻用c mol/L的Ce(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定到終點(diǎn)，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液VmL。則產(chǎn)品中CuCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為____(已知滴定反應(yīng)為 Ce4++Fe2+=Ce3++Fe3+，列出計(jì)算式)。

Answer 1

【答案】Cu+8Cl-+Cu2+=2CuCl43- 提高銅元素的利用率 uCl43-CuCl+3Cl-，稀釋時(shí)平衡向粒子數(shù)增多的方向移動(dòng)，即平衡右移 4CuCl+O2+4H2O=2Cu2(OH)3Cl+2HCl(或12CuCl+3O2+6H2O=4Cu2(OH)3Cl+4CuCl2) 稀鹽酸抑制其氧化和水解，用乙醇洗滌可以促使其快速干燥 氫氧化鈉(或其他合理答案) CO2+NH3+H2O=NH4HCO3 ×100%

【解析】

向廢液中加入足量的銅和NaCl，將廢液中的Cu2+轉(zhuǎn)化為CuCl43-，過濾得到含有CuCl43-、SO42-、NH4+等離子的濾液，由于加入的銅足量，則濾渣中含有銅單質(zhì)，向?yàn)V液中加入大量水稀釋，使CuCl43-部分轉(zhuǎn)化為CuCl晶體，對“水解”后的溶液過濾，分離出CuCl晶體，用鹽酸和乙醇進(jìn)行洗滌干燥，得到純凈的CuCl，向過濾后的溶液中加入足量氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值，使剩余CuCl43-、NH4+分別轉(zhuǎn)化為Cu(OH)2沉淀和一水合氨，過濾后可得Cu(OH)2，對濾液加熱使一水合氨分解生成氨氣并吹出，獲得氨氣，據(jù)此分析解答。

(1)“反應(yīng)1”中，銅和NaCl，將廢液中的銅離子轉(zhuǎn)化為CuCl43-，離子方程式為Cu+8Cl-+Cu2+= 2CuCl43-；根據(jù)分析，濾渣中含有銅單質(zhì)，生產(chǎn)中常將“過濾1”的濾渣返回到“反應(yīng)1”中，可提高銅元素的利用率；

(2)“水解”步驟中，CuCl43-不穩(wěn)定，可發(fā)生CuCl43-CuCl+3Cl-，加入大量水稀釋，使溶液中離子濃度降低，促使平衡向粒子數(shù)增多的方向移動(dòng)，即平衡右移，可析出CuCl；

(3)濕的CuCl在空氣中易被氧化為Cu2(OH)3Cl，CuCl與水和氧氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)，化學(xué)方程式為4CuCl+O2+4H2O=2Cu2(OH)3Cl+2HCl(或12CuCl+3O2+6H2O=4Cu2(OH)3Cl+4CuCl2)；CuCl 不穩(wěn)定易被氧化和水解，“洗滌”時(shí)稀鹽酸可以防止CuCl氧化和水解，用乙醇洗滌可以使其快速干燥；

(4)根據(jù)分析，“反應(yīng)2”需加入的試劑X是氫氧化鈉；“吹脫”出來的NH3可用于生產(chǎn)碳銨化肥，碳銨化肥主要成分為碳酸氫銨，主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO2+NH3+H2O=NH4HCO3；

(5)CuCl加入稍過量的FeCl3溶液，三價(jià)鐵具有氧化性可將亞銅氧化為2價(jià)銅，發(fā)生反應(yīng)CuCl+Fe3+= Fe2++Cu2++Cl-，滴定時(shí)發(fā)生反應(yīng)：Ce4++ Fe2+=Ce3++Fe3+，則轉(zhuǎn)化關(guān)系為：CuCl～Fe2+～Ce4+～Ce(SO4)2，n(CuCl) = n[Ce(SO4)2]= cmol/L×V×10-3L=cV×10-3mol，則產(chǎn)品中CuCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=×100%。