Question

11．氯化亞銅是重要的銅鹽系列化工產品，廣泛應用于石油化工、紡織印染、顏料、醫(yī)藥、電鍍、有機合成等行業(yè)．CuCl難溶于醇和水，可溶于氯離子濃度較大的體系，在潮濕空氣中易水解氧化．以工業(yè)海綿銅為原料，采用硝酸銨氧化分解技術生產硫酸銅進而生產氯化亞銅．海綿銅的主要成分是CuO和Cu，生產工藝流程圖如圖1．

思考并回答下列問題．
（1）生產原理：溶解時生成的還原產物在酸性溶液中穩(wěn)定存在，請寫出此時的離子方程式：4Cu+10H⁺+NO₃^-=4Cu²⁺+NH₄⁺+3H₂O，溶解溫度應控制在60～70℃，原因是硝酸銨受熱易分解．
（2）還原氯化：得到副產品的化學式為（NH₄）₂SO₄．
（3）生產后階段，從濾液獲得副產品的步驟：①蒸發(fā)濃縮②冷卻結晶③過濾④洗滌 ⑤干燥．
（4）產品的洗滌方法是，先用pH=2的酸洗和水洗，請問酸洗使用的是稀硫酸酸．后用95%的酒精洗，酒精洗的目的是酒精易揮發(fā)，快速得到干燥CuCl產品，防止被氧化．
（5）定量分析：
稱取2.000g CuCl樣品（雜質不參與反應），溶于一定量的0.5000mol•L^-1FeCl₃溶液中，加水稀釋至200mL得到溶液，取20.00mL 用0.1000mol•L^-1的Ce（SO₄）₂溶液滴定到終點，消耗20.00mLCe（SO₄）₂．
①此實驗涉及溶液配制與定量滴定的基本操作中，合理的是圖2中的BC；
②有關反應式：Fe³⁺+CuCl═Fe²⁺+Cu²⁺+Cl^-      Ce⁴⁺+Fe²⁺═Fe³⁺+Ce³⁺
則樣品中CuCl的質量分數(shù)99.50%．

Answer 1

分析 海綿銅加入硫酸和硝酸銨溶解得到溶液主要是硫酸銅，硫酸銨等，加入亞硫酸銨還原硫酸銅加入氯化銨氯化發(fā)生反應2CuSO₄+（NH₄）2SO₃+2NH₄Cl+H₂O=2CuCl↓+2（NH₄）₂SO₄+H₂SO₄，過濾得到固體為CuCl，濾液主要是硫酸銨和硫酸；
（1）溶解時生成的還原產物在酸性溶液中穩(wěn)定存在，銅在硝酸銨和硫酸溶液中被硝酸氧化生成銅離子，硝酸根離子被還原為銨根離子；溫度過高硝酸銨會分解；
（2）上述分析可知濾液主要是硫酸銨和硫酸，得到副產品為硫酸銨；
（3）從硫酸銨溶液中獲得硫酸銨晶體，可以經過蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥等步驟；
（4）得到的CuCl經硫酸酸洗，水洗后再用乙醇洗滌，酒精易揮發(fā)，用酒精洗滌CuCl產品，可快速除去固體表面的水分，防止水解、氧化，檢驗稀H₂SO₄洗時是否能洗干凈，是取最后一次洗滌液檢驗是否含有硫酸銨，檢驗銨根的存在設計實驗檢驗；
（5）溶液配制時，向容量瓶中轉移溶液時，溶液不能沾到容量瓶刻度線上面，在打開酸式滴定管活塞時，要把活塞放在手心的位置，手指從另一側打開活塞，由兩個方程式可得到Ce⁴⁺～Fe²⁺～CuCl，n（Ce⁴⁺）=0.1000mol•L^-1×0.02L=0.002mol，則2.000g樣品中含有n（CuCl）=10×0.002mol=0.02mol，求出質量代入質量分數(shù)公式計算．

解答 解：海綿銅加入硫酸和硝酸銨溶解得到溶液主要是硫酸銅，硫酸銨等，加入亞硫酸銨還原硫酸銅加入氯化銨氯化發(fā)生反應2CuSO₄+（NH₄）2SO₃+2NH₄Cl+H₂O=2CuCl↓+2（NH₄）₂SO₄+H₂SO₄，過濾得到固體為CuCl，濾液主要是硫酸銨和硫酸；
（1）銅在硝酸銨和硫酸溶液中被硝酸氧化生成銅離子，硝酸鋇還原為銨根離子，此時的氧化還原反應離子方程為4Cu+10H⁺+NO₃^-=4Cu²⁺+NH₄⁺+3H₂O，
故答案為：4Cu+10H⁺+NO₃^-=4Cu²⁺+NH₄⁺+3H₂O；硝酸銨受熱易分解；
（2）上述分析可知濾液主要是硫酸銨和硫酸，得到副產品為硫酸銨，故答案為：（NH₄）₂SO₄；
（3）從硫酸銨溶液中獲得硫酸銨晶體，可以經過蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥等步驟，故答案為：過濾；
（4）由流程可知，經酸洗、水洗后得到硫酸銨，則應加入硫酸，為防止CuCl溶解，不能加入硝酸等氧化性酸，也不能加入鹽酸，防止引入新雜質，產品的洗滌方法是先用pH=2的稀H₂SO₄洗，后用95%的酒精洗，因乙醇沸點低，易揮發(fā)，則用乙醇洗滌，可快速除去固體表面的水分，防止水解、氧化，
故答案為：稀硫酸；酒精易揮發(fā)，快速得到干燥CuCl產品，防止被氧化；
（5）①溶液配制時，向容量瓶中轉移溶液時，溶液不能沾到容量瓶刻度線上面，在打開酸式滴定管活塞時，要把活塞放在手心的位置，手指從另一側打開活塞，
故選BC，
故答案為：BC；
②Fe³⁺+CuCl=Fe²⁺+Cu²⁺+Cl^-，Ce⁴⁺+Fe²⁺=Fe³⁺+Ce³⁺可得到Ce⁴⁺～Fe²⁺～CuCl，n（Ce⁴⁺）=0.1000mol•L^-1×0.02L=0.002mol，則2.000g樣品中含有n（CuCl）=10×0.002mol=0.02mol，質量m（CuCl）=0.02mol×99.5g/mol=1.99g，因此樣品中CuCl的質量分數(shù)=$\frac{1.99g}{2.000g}$×100%=99.50%，
故答案為：99.50%．

點評 本題考查了銅及其化合物性質的理解應用，主要是物質性質和反應產物的判斷，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．