Question

19．以海綿銅（主要成分為銅和氧化銅）為原料，采用硝酸銨氧化分解技術生產氧化亞銅的工藝流程如下：

（1）溶解時硫酸濃度一般控制在0.25mol•L^-1，配制1000mL此硫酸，需要質量分數為98%，密度為1.84g•cm^-3濃硫酸13.6mL．
（2）溶解時需要控制溫度在60～70℃，原因是溫度低溶解速度慢、溫度過高銨鹽分解．
（3）操作x的名稱是過濾．
（4）還原、氧化過程的化學方程式為（NH₄）₂SO₃+2CuSO₄+2NH₄Cl+H₂O=2（NH₄）₂SO₄+2CuCl↓+H₂SO₄，亞硫酸銨要適當過量，原因可能是提高Cu²⁺的還原速率，同時可以防止生成Cu⁺被空氣氧化（答一點即可）．
（5）隨著氯化銨用量的增加，CuCl沉淀率增大，但增大到一定程度后，沉淀率反而減小，可能的原因是CuCl+Cl^-=CuCl₂^-（用化學方程式表示）

Answer 1

分析 酸性條件下硝酸根離子具有氧化性，可氧化海綿銅（主要成分是Cu和少量CuO）生成硫酸銅，過濾后在濾液中加入亞硫酸銨發生氧化還原反應生成CuCl，發生反應：2Cu²⁺+SO₃^2-+2Cl^-+H₂O=2CuCl+SO₄^2-+2H⁺，得到的CuCl經硫酸酸洗，水洗后再用乙醇洗滌，烘干得到氯化亞銅，
（1）濃硫酸的物質的量濃度c=$\frac{1000ρω}{M}$=$\frac{1000×1.84×98%}{98}$mol/L=18.4mol/L，設需要濃硫酸的體積為V，根據稀釋定律，稀釋前后溶質物質的量相等；
（2）溶解溫度應控制在60-70℃，原因是溫度低溶解速度慢，溫度過高銨鹽分解；
（3）操作X為過濾操作，用于分離固體和液體；
（4）由流程圖結合氧化還原反應可知亞硫酸銨、氯化銨、硫酸銅和水反應生成硫酸銨、氯化亞銅和硫酸；
（5）生成的氯化亞銅可溶解于氯化銨溶液中．

解答 解：酸性條件下硝酸根離子具有氧化性，可氧化海綿銅（主要成分是Cu和少量CuO）生成硫酸銅，過濾后在濾液中加入亞硫酸銨發生氧化還原反應生成CuCl，發生反應：2Cu²⁺+SO₃^2-+2Cl^-+H₂O=2CuCl+SO₄^2-+2H⁺，得到的CuCl經硫酸酸洗，水洗后再用乙醇洗滌，烘干得到氯化亞銅，
（1）濃硫酸的物質的量濃度c=$\frac{1000ρω}{M}$=$\frac{1000×1.84×98%}{98}$mol/L=18.4mol/L，設需要濃硫酸的體積為V，根據稀釋定律，稀釋前后溶質物質的量相等，則：V×18.4mol/L=1000mL×0.25mol•L^-1；
解得：V=13.6mL；
故答案為：13.6；
（2）酸性條件下硝酸根離子具有氧化性，可氧化Cu生成Cu²⁺，溶解溫度應控制在60-70℃，原因是溫度低溶解速度慢，溫度過高銨鹽分解；
故答案為：溫度低溶解速度慢、溫度過高銨鹽分解；
（3）操作X為過濾操作，用于分離固體和液體，故答案為：過濾；
（4）由流程圖結合氧化還原反應可知亞硫酸銨、氯化銨、硫酸銅和水反應生成硫酸銨、氯化亞銅和硫酸；化學方程式為：（NH₄）₂SO₃+2CuSO₄+2NH₄Cl+H₂O=2（NH₄）₂SO₄+2CuCl↓+H₂SO₄，亞硫酸銨要適當過量，可以提高Cu²⁺的還原速率，同時可以防止生成Cu⁺被空氣氧化；
故答案為：（NH₄）₂SO₃+2CuSO₄+2NH₄Cl+H₂O=2（NH₄）₂SO₄+2CuCl↓+H₂SO₄；提高Cu²⁺的還原速率，同時可以防止生成Cu⁺被空氣氧化；
（5）當氯化銨用量增加到一定程度后氯化亞銅的沉淀率減少，原因是生成的氯化亞銅又溶解于氯化銨溶液中，發生CuCl+Cl^-=CuCl₂^-，
故答案為：CuCl+Cl^-=CuCl₂^-．

點評 本題考查物質的制備實驗，為高頻考點，側重于學生的分析能力、實驗能力的考查，注意把握物質的性質以及反應流程，題目難度中等，注意習題中信息應用．