Question

【題目】銅及其化合物應用廣泛。

Ⅰ.氯化亞銅(CuCl)廣泛用于化工、印染、有機合成等行業。以海綿銅(主要成分是Cu和少量CuO)為原料，采用硝酸銨氧化分解技術生產氯化亞銅的工藝過程如下：

已知：CuCl難溶于醇和水，可溶于氯離子濃度較大的體系，在潮濕空氣中易氧化。回答下列問題：

（1）步驟①中N元素被還原為最低價，則Cu溶解的離子方程式為_______________。

（2）步驟③中(NH4)SO3要適當過量，目的是使Cu2+充分還原，并保證Cu2+的還原速率和_____，其主要反應的離子方程式________________。已知NH4Cl、Cu2+的物質的量之比[n(NH4Cl]/n(Cu2+)]與Cu2+沉淀率的關系如下圖所示，當氯化銨用量增加到一定程度后Cu2+的沉淀率減少，原因是_____________________。

（3）步驟⑥中醇洗的目的是____________________________。

Ⅱ.以氧缺位鐵酸銅(CuFe2O4-x)作催化劑，可利太陽能熱化學循環法分解H2O制H2，其物質轉化如圖所示。

（4）氧缺位鐵酸銅(CuFe2O4-x)與水反應的化學方程式為_______________。

（5）若x=0.15，則1mol CuFe2O4-x參與一次該循環，理論上能制得的H2體積為_______L(標準狀況下)。

Answer 1

【答案】4Cu+NO3-+10H+ = 4Cu2++NH4++3H2O 防止CuCl被空氣氧化 2Cu2++SO32－+ 2Cl－+H2O = 2CuCl↓+SO42－+2H+ 生成的氯化亞銅又溶解于氯化銨溶液中 有利于加快除去濾餅表面的水分 CuFe2O4－x+xH2O=CuFe2O4+xH2 3.36

【解析】

試題Ⅰ.（1）步驟①中由于酸性條件下硝酸根離子具有氧化性，可氧化Cu生成Cu2+，N元素被還原為最低價生成NH4+；(2)步驟③中銅離子與亞硫酸銨發生氧化還原反應生成CuCl，離子方程式是2Cu2++SO32-+2Cl-+H2O=2CuCl+SO42-+2H+，（NH4）2SO3要適當過量，目的有：保證Cu2+的還原速率，防止CuCl被空氣氧化；CuCl可溶于氯離子濃度較大的體系，當氯化銨用量增加到一定程度后氯化亞銅又溶解于氯化銨溶液中；（3）CuCl難溶于醇，乙醇沸點低，易揮發，用乙醇洗滌，可快速除去固體表面的水分，防止水解、氧化；Ⅱ. （4）根據圖示，氧缺位鐵酸銅(CuFe2O4-x)與水反應生成CuFe2O4和H2；（5）根據化學方程式計算x=0.15時，生成氫氣的體積。

解析：Ⅰ.（1）步驟①中由于酸性條件下硝酸根離子具有氧化性，可氧化Cu生成Cu2+，N元素被還原為最低價生成NH4+，反應離子方程式是4Cu+NO3-+10H+ = 4Cu2++NH4++3H2O；(2)步驟③中銅離子與亞硫酸銨發生氧化還原反應生成CuCl，反應離子方程式是2Cu2++SO32-+2Cl-+H2O=2CuCl+SO42-+2H+，（NH4）2SO3要適當過量，目的有：保證Cu2+的還原速率，（NH4）2SO3具有還原性，可以防止CuCl被空氣氧化；CuCl可溶于氯離子濃度較大的體系，當氯化銨用量增加到一定程度后氯化亞銅又溶解于氯化銨溶液中，所以當氯化銨用量增加到一定程度后Cu2+的沉淀率減少；（3）CuCl難溶于醇，乙醇沸點低，易揮發，則用乙醇洗滌，可快速除去固體表面的水分，防止水解、氧化；Ⅱ. （4）根據圖示，氧缺位鐵酸銅(CuFe2O4-x)與水反應生成CuFe2O4和H2，反應方程式是CuFe2O4－x+xH2O=CuFe2O4+xH2；（5）根據化學方程式CuFe2O4－x+xH2O=CuFe2O4+xH2，可知x=0.15時，1mol CuFe2O4-x參與生成0.15mol氫氣，標準狀況下的體積是3.36L。