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Cu、CuO，含少量Fe3O4、Ni、A12O3)制備堿式氯化銅的流程如下：

回答下列問題：

(l)“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)的催化原理如圖所示。N的化學(xué)式為____。

(4)“酸溶”時(shí)溫度不能過高的理由為____。

(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2.232 g，用適量酸溶解后配成100 mL溶液；取25. 00 mL溶液加入足量AgNO3溶液，生成0.3444 g沉淀；另取25. 00 mL溶液，用0.1600 mol．L-1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30. 00 mL。

①溶解樣品所用酸的化學(xué)式為 ___。

②該樣品的化學(xué)式為____。

Answer 1

【答案】加快化學(xué)反應(yīng)速率，使反應(yīng)充分 將Al2O3轉(zhuǎn)化為NaAlO2而分離除去 4Fe3O4 + O2 + 36H+ = 12Fe3+ + 18H2O Fe2+(或FeCl2) 溫度升高，鹽酸揮發(fā)，空氣溶解度減小，會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)速率降低，“酸溶”不充分 4×10-38 HNO3 Cu2(OH)3Cl·H2O

【解析】

（1）增大反應(yīng)固體的接觸面積可加快化學(xué)反應(yīng)速率；

（2）Al2O3易溶于氫氧化鈉轉(zhuǎn)化為偏鋁酸鈉；

（3）加入鹽酸與空氣后，雜質(zhì)Fe3O4以Fe3+形式存在，依據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律配平該離子方程式，可依據(jù)反應(yīng)原理作答；Fe3+對(duì)該反應(yīng)有催化作用，結(jié)合圖可知，Cu元素的化合價(jià)升高，則M中Fe元素的化合價(jià)降低；

（4）依據(jù)鹽酸易揮發(fā)的特性回答；

（5）溶度積的計(jì)算公式Ksp[Fe(OH)3] = c(Fe3+)×c3(OH-)作答；

（6）稀硝酸酸化的硝酸銀可與溶液中的氯離子反應(yīng)生成白色沉淀；依據(jù)AgCl沉淀的物質(zhì)的量計(jì)算出氯離子的物質(zhì)的量，再根據(jù)EDTA的物質(zhì)的量計(jì)算得出銅離子的物質(zhì)的量，氫氧根離子與銅離子之間按物質(zhì)的量為1:2反應(yīng)，最后間接計(jì)算水的物質(zhì)的量，根據(jù)物質(zhì)的量之比等于原子個(gè)數(shù)比計(jì)算求得化學(xué)式組成。

（1）“研磨”固體，可增大反應(yīng)物的接觸面積，從而加快化學(xué)反應(yīng)速率，使反應(yīng)更充分，

故答案為：加快化學(xué)反應(yīng)速率，使反應(yīng)充分；

（2）雜質(zhì)中只有Al2O3為兩性氧化物，可被“堿溶”，轉(zhuǎn)化為NaAlO2后便于分離除去，則“堿溶”的目的為：將Al2O3轉(zhuǎn)化為NaAlO2而分離除去，

將Al2O3轉(zhuǎn)化為NaAlO2而分離除去；

（3）“酸溶”時(shí)，雜質(zhì)Fe3O4被氧氣氧化，最終在酸性溶液中以Fe3+形式存在，其總的離子方程式為：4Fe3O4 + O2 + 36H+ = 12Fe3+ + 18H2O，可看成Fe3O4溶解在鹽酸中，生成FeCl2與FeCl3，生成的FeCl2再被空氣中的氧氣氧化，最終鐵元素以Fe3+形式存在，結(jié)合圖示信息，Fe3+對(duì)該反應(yīng)有催化作用，結(jié)合圖可知，Cu元素的化合價(jià)升高，則M中Fe元素的化合價(jià)降低，則可知M為Fe3+(或FeCl3)，N為Fe2+(或FeCl2)，

故答案為：4Fe3O4 + O2 + 36H+ = 12Fe3+ + 18H2O ；Fe2+(或FeCl2)

（4）因“酸溶”過程中鹽酸易揮發(fā)，則溫度過高，鹽酸揮發(fā)，空氣中氧氣的溶解度減小，會(huì)直接導(dǎo)致反應(yīng)速率降低，“酸溶”不充分，

故答案為：溫度過高，鹽酸揮發(fā)，空氣溶解度減小，會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)速率降低，“酸溶”不充分

（5）常溫下，溶液的pH = 4，則溶液中的c(OH-) = = 10-10 mol/L,沉淀Fe3+時(shí)，其溶度積Ksp[Fe(OH)3] = c(Fe3+)×c3(OH-) = 4×10-8 mol/L×(10-10 mol/L)3 = 4×10-38，

故答案為：4×10-38；

（6）由題意可知，起初加入硝酸銀得到的沉淀為AgCl，為不影響沉淀的生成，且不引入雜質(zhì)，則加入的適量酸應(yīng)為HNO3，所以AgCl

故答案為：HNO3；

n(Cl) = n(AgCl) × = × = 9.6000×103 mol，

n(Cu2+) = n(EDTA)× = 0.1600 molL1×30.00 ×103 L× = 1.9200×102 mol，

n(OH)=2n(Cu2+)n(Cl) = 2×1.9200×102 mol 9.6000×103 mol = 2.8800×102 mol，

m(Cl) = 9.600×103 mol×35.5 gmol1 = 0.3408 g，

m(Cu2+) = 1.9200×102 mol×64 gmol1 = 1.2288 g，

m(OH) =2.8800×102 mol×17 gmol1 = 0.4896 g，

n(H2O) = = 9.600×103 mol，

則a:b:c:x = n(Cu2+):n(OH):n(Cl):n(H2O) = 2:3:1:1，

即化學(xué)式為Cu2(OH)3ClH2O，

故答案為：Cu2(OH)3Cl·H2O。