Question

【題目】氯化亞銅(CuCl)廣泛應用于冶金、電鍍、醫藥等行業。某同學以含銅廢料(主要成分是 CuO、MgO、MnO、SiO2及少量的雜質)為主要原料制備CuCl的主要流程如下：

已知：①CuCl難溶于水和乙醇 ，在潮濕的空氣中易被氧化；

②在水溶液中存在平衡 ：CuCl(白色)+2Cl-[CuCl3]2-(色無溶液)。

③幾種金屬氫氧化物開始沉淀和完全沉淀的pH如下表：

氫氧化物	開始沉淀的 pH	完全沉淀的 pH
Mg(OH)2	8. 4	10. 8
Cu(OH)2	4.2	6. 7
Mn(OH)2	7. 8	8. 8

問答下列問題：

(1)濾渣1 的主要成分是 _________________(寫化學式，下同)。

(2)“調pH”所用粉末狀試劑 X 是_____________；pH的調節范闈為____________。

(3)“反應”發生 Cu2+ +Cu+6Cl-=2[CuCl3]2-，表明已完全反應的現象是_______________。

(4)向“濾液3” 加大量的水，過濾可得 CuCl。所得沉淀需再用乙醇洗滌．并在低溫下干燥，其原因是___________。

(5)產品純度的測定，步驟如下：稱取mg試樣置于錐形瓶中，加入直徑 4 ~ 5 mm 玻璃珠適量，并加入 10 mL FeCl3溶液，搖動至樣品全部溶解后(CuCl+FeCl3=CuCl2+FeCl2)，再加入50 mL，水和2滴鄰菲羅啉指示劑，立刻用c mol L-1 的硫酸高鈰[Ce(SO4)2]標準溶液滴定(Fe2++Ce4+=Fe3++Ce3+)'滴至終點時共消耗硫酸高鈰標準溶液V mL。

①錐形瓶中加入玻璃珠的作用是____________________。

②樣品中 CuCl 的質量分數為_____(列出表達式即可 , 用含(c、m、V的代數式表示)。

Answer 1

【答案】SiO2 CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3 6.7≤pH＜7.8 溶液由藍色變為無色 CuCl不溶于乙醇且乙醇易揮發，低溫干燥時可防止CuCl變質 攪拌以加速CuCl的溶解 ×100%

【解析】

含銅廢料(主要成分是 CuO、MgO、MnO、SiO2及少量的雜質)加入稀硫酸進行酸浸溶解并進行過濾1，由于SiO2不與稀硫酸反應，則得到的濾渣1為SiO2，濾液為主要含有Cu2+、Mg2+、Mn2+及的酸性溶液，向濾液中加入X試劑調節濾液pH值并進行過濾2，可將濾液中的Cu2+轉化為沉淀從濾液中分離出來，則濾液2主要含有Mg2+、Mn2+及，過濾后得到的沉淀Cu(OH)2，向其加稀硫酸進行溶解得到含有Cu2+的藍色溶液，向溶液中加入NaCl、濃硫酸及過量銅粉，發生反應：Cu2+ +Cu+6Cl-=2[CuCl3]2-，轉化為含有[CuCl3]2-的無色溶液，再進行過濾3得到含有[CuCl3]2-濾液3，對濾液3進行一系列的操作后得到產品氯化亞銅(CuCl)，據此分析解答。

(1)根據分析，濾渣1 的主要成分是SiO2；

(2)“調pH”的目的是將濾液中的Cu2+轉化為沉淀從酸性濾液中分離出來，所用粉末狀試劑 X 可與濾液中的氫離子反應改變溶液的pH值并且不形成其他難溶性雜質沉淀，則粉末狀試劑 X可以是CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3的任意一種；調節pH只允許Cu2+完全轉化為沉淀，Mg2+、Mn2+仍然留在濾液中，根據表格中金屬氫氧化物開始沉淀和完全沉淀的pH數據，pH的調節范闈為6.7≤pH＜7.8；

(3)向過濾2后得到的沉淀Cu(OH)2中加稀硫酸進行溶解得到含有Cu2+的藍色溶液，“反應”步驟發生 Cu2++Cu+6Cl-=2[CuCl3]2-，根據已知信息可知[CuCl3]2-無色，則表明已完全反應的現象是溶液由藍色變為無色；

(4)向“濾液3” 加大量的水，過濾可得 CuCl。所得沉淀需再用乙醇洗滌．并在低溫下干燥，其原因是CuCl不溶于乙醇且乙醇易揮發，低溫干燥時可防止CuCl變質；

(5)①錐形瓶中加入玻璃珠的作用是攪拌以加速CuCl的溶解；

②根據反應CuCl+FeCl3=CuCl2+FeCl2、Fe2++Ce4+=Fe3++Ce3+可得：CuCl~ Fe2+~Ce(SO4)2，則n(CuCl)=n[Ce(SO4)2]=cmol L-1×V×10-3L=cV×10-3mol，m(CuCl)= cV×10-3mol×99.5g/mol=99.5×cV×10-3g，則樣品中 CuCl 的質量分數為。