Question

4．氯化亞銅（CuCl）常用作有機(jī)合成工業(yè)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；在空氣中迅速被氧化成綠色；見光則分解，變成褐色；下圖是工業(yè)上以制作印刷電路的廢液（含F(xiàn)e³⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Cl^-）生產(chǎn)CuCl的流程如下：

（1）工業(yè)生產(chǎn)硫酸的第一步反應(yīng)如下，請配平該化學(xué)方程式并用單線橋法標(biāo)注電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目：
4FeS₂+11O₂$\frac{高溫}{\;}$8SO₂+2Fe₂O₃
（2）寫出生產(chǎn)過程中XFe，YHCl （填化學(xué)式）．
（3）產(chǎn)生CuCl的化學(xué)方程式CuCl₂+CuSO₄+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+2H₂SO₄．
（4）氯化亞銅的定量分析：
①稱取樣品0.25g 置于預(yù)先放入10mL過量的eCl₃溶液250mL的錐形瓶中，不斷搖動；
②待樣品溶解后，加水50mL，鄰菲羅啉指示劑2滴；
③立即用0.10 mol•L^-1硫酸鈰Ce（SO₄）₂標(biāo)準(zhǔn)溶液滴至綠色出現(xiàn)為終點(diǎn)．如此再重復(fù)二次測得數(shù)據(jù)如下：
（ 已知：CuCl+FeCl₃ ══CuCl₂ +FeCl₂      Fe²⁺+Ce⁴⁺══Fe³⁺+Ce³⁺）

	1	2	3
0.25克樣品消耗硫酸鈰標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積（mL）	23.85	24.35	23.95

④數(shù)據(jù)處理：計(jì)算得CuCl的純度為95%．（平行實(shí)驗(yàn)結(jié)果相差不能超過0.3%）

Answer 1

分析 要利用制作印刷電路的廢液制備氯化亞銅，首先應(yīng)制備并分離出銅，向工業(yè)上以制作印刷電路的廢液（含F(xiàn)e³⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Cl^-）加入過量的鐵粉，三價鐵離子與鐵粉反應(yīng)轉(zhuǎn)化為二價鐵離子，銅離子與鐵反應(yīng)生成銅，然后過濾，濾渣為過量的鐵和生成的銅，依據(jù)銅與鐵活潑性，將濾渣溶于鹽酸，銅與鹽酸不反應(yīng)，過濾得到濾渣即為銅，然后銅與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸銅和二氧化硫，銅與氯氣反應(yīng)生成氯化銅，硫酸銅、二氧化硫、氯化銅反應(yīng)生成氯化亞銅；
（1）依據(jù)氧化還原反應(yīng)電子守恒和原子守恒配平書寫化學(xué)方程式；
（2）印刷電路的廢液（含F(xiàn)e³⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Cl^-）加入鐵，三價鐵離子能夠原鐵反應(yīng)生成二價鐵離子，銅離子能夠與鐵反應(yīng)生成銅；過濾后濾渣中含有銅和鐵，依據(jù)銅和鐵的活潑性，加入鹽酸分離二者；
（3）依據(jù)圖示可知：CuCl₂、CuSO₄、SO₂、H₂O反應(yīng)生成H₂SO₄、CuCl，依據(jù)得失電子守恒配平方程式；
（4）④依據(jù)方程式中各反應(yīng)物量之間的關(guān)系計(jì)算CuCl的純度．

解答 解：向工業(yè)上以制作印刷電路的廢液（含F(xiàn)e³⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Cl^-）加入過量的鐵粉，三價鐵離子與鐵粉反應(yīng)轉(zhuǎn)化為二價鐵離子，銅離子與鐵反應(yīng)生成銅，然后過濾，濾渣為過量的鐵和生成的銅，依據(jù)銅與鐵活潑性，將濾渣溶于鹽酸，銅與鹽酸不反應(yīng)，過濾得到濾渣即為銅，然后銅與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸銅和二氧化硫，銅與氯氣反應(yīng)生成氯化銅，硫酸銅、二氧化硫、氯化銅反應(yīng)生成氯化亞銅；
（1）FeS₂中鐵元素化合價+2價變化為+3價，硫元素-1價變化為+4價，失電子總數(shù)=11，氧元素化合價0價變化為-2價，氧氣反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移4，則最小公倍數(shù)44，電子轉(zhuǎn)移為44，配平得到化學(xué)方程式為：4FeS₂+11O₂=8SO₂+2Fe₂O₃ ，用單線橋法標(biāo)注電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目為：
故答案為：；
（2）印刷電路的廢液（含F(xiàn)e³⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Cl^-）加入鐵，三價鐵離子能夠原鐵反應(yīng)生成二價鐵離子，銅離子能夠與鐵反應(yīng)生成銅，過濾后濾渣中含有銅和鐵，加入鹽酸，鐵與鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵，銅與鹽酸不反應(yīng)，將銅分離出來，
故答案為：Fe；HCl；
（3）依據(jù)圖示可知：CuCl₂、CuSO₄、SO₂、H₂O反應(yīng)生成H₂SO₄、CuCl，產(chǎn)生CuCl的化學(xué)方程式依據(jù)得失電子守恒得到：CuCl₂+CuSO₄+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+2H₂SO₄，
故答案為：CuCl₂+CuSO₄+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+2H₂SO₄；
（4）④根據(jù)題目中所給數(shù)據(jù)及平行實(shí)驗(yàn)結(jié)果相差不能超過0.3%，滴定0.25g樣品消耗硫酸鈰標(biāo)準(zhǔn)溶液的平均體積是23.9ml，結(jié)合方程式可知：CuCl+FeCl₃═CuCl₂+FeCl₂，CuCl的純度為23.9×10^-3L×0.1 mol•L^-1×99.5g•mol^-1/0.25g×100%=95%，
故答案為：95%．

點(diǎn)評 本題為工藝流程題，為高考熱點(diǎn)和難點(diǎn)，設(shè)計(jì)物質(zhì)的分離、物質(zhì)的制備，明確物質(zhì)的性質(zhì)是解題關(guān)鍵，注意物質(zhì)性質(zhì)的理解應(yīng)用，題目難度較大．