Question

3．氯化亞銅（CuCl）是白色粉末，不溶于水、乙醇，熔點422℃，沸點1366℃，在空氣中迅速被氧化成綠色，常用作有機合成工業中的催化劑．以粗鹽水（含Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等雜質）．Cu、稀硫酸，SO₂等為原料合成CuCl的工藝如下：

（1）在粗鹽除雜的反應I中加Na₂CO₃溶液的作用是除去Ca²⁺和過量的Ba²⁺．
濾渣的主要成分：BaSO₄、CaCO₃、Mg（OH）₂、BaCO₃．
（2）反應Ⅱ完成后溶液中主要溶質是NaCl．
（3）反應Ⅴ的化學方程式為2Cu+O₂+4H₂SO₄=2CuSO₄+2H₂O．
（4）反應IV和VI都是制備CuCl的化學過程：
①反應IV加入的Cu必須過量，其目的是防止生成CuCl₂．
②寫出反應VI的離子方程式2Cu²⁺+2Cl^-+SO₂+2H₂O═2CuCl↓+4H⁺+SO₄^2-．
（5）反應VI后，過濾得到CuCl沉淀，用無水乙醇洗滌沉淀，在真空干燥機內于70℃干燥2小時，冷卻，密封包裝即得產品．于70℃真空干燥的目的是加快乙醇和水的蒸發，防止CuCl被空氣氧化．

Answer 1

分析 由流程分析，粗鹽水加入過量氯化鋇沉淀硫酸根離子，加入過量氫氧化鈉沉淀鎂離子，最后加入碳酸鈉沉淀過量的鋇離子、鈣離子，過濾后加入鹽酸除去過量的碳酸鈉，得到較純凈的氯化鈉溶液，電解得到氫氧化鈉溶液，氫氣和氯氣，利用生成的氯氣和過量銅反應生成氯化亞銅；也可以利用銅、氧氣、稀硫酸反應生成硫酸銅通入二氧化硫還原得到氯化亞銅，
（1）碳酸根離子可以和鋇離子以及鈣離子之間發生反應生成碳酸鈣以及碳酸鋇沉淀，據此分析濾渣成分即可；
（2）依據反應判斷剩余溶質；
（3）在硫酸溶液中銅與氧氣反應生成硫酸銅和水；
（4）①金屬銅可以和銅離子在溶液中生成亞銅離子；
②二氧化硫和硫酸銅之間可以發生氧化還原反應生成氯化亞銅沉淀；
（5）乙醇和水易揮發，CuCl具有還原性，可以被空氣氧化；

解答 解：由流程分析，粗鹽水加入過量氯化鋇沉淀硫酸根離子，加入過量氫氧化鈉沉淀鎂離子，最后加入碳酸鈉沉淀過量的鋇離子、鈣離子，過濾后加入鹽酸除去過量的碳酸鈉，得到較純凈的氯化鈉溶液，電解得到氫氧化鈉溶液，氫氣和氯氣，利用生成的氯氣和過量銅反應生成氯化亞銅；也可以利用銅、氧氣、稀硫酸反應生成硫酸銅通入二氧化硫還原得到氯化亞銅，
（1）反應Ⅰ中加Na₂CO₃溶液可以粗鹽溶液中的除去Ca²⁺和除去硫酸根離子所加的過量的Ba²⁺，生成的沉淀為：氫氧化鎂、硫酸鋇、碳酸鋇、碳酸鈣，
故答案為：除去Ca²⁺和過量的Ba²⁺；BaSO₄、CaCO₃、Mg（OH）₂、BaCO₃；
（2）依據（1）的分析可知，最后溶液中的溶質為氯化鈉，
故答案為：NaCl；
（3）在硫酸溶液中銅與氧氣反應生成硫酸銅和水，反應的方程式為2Cu+O₂+4H₂SO₄=2CuSO₄+2H₂O，
故答案為：2Cu+O₂+4H₂SO₄=2CuSO₄+2H₂O；
（4）①反應Ⅳ加入的Cu必須過量，金屬銅可以和銅離子在溶液中生成亞銅離子，這樣可以防止生成CuCl₂，
故答案為：防止生成CuCl₂；
②二氧化硫和硫酸銅之間可以發生氧化還原反應生成氯化亞銅沉淀，即2CuSO₄+2NaCl+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+2NaHSO₄+H₂SO₄或2CuSO₄+2NaCl+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+Na₂SO₄+2H₂SO₄，
故答案為：2Cu²⁺+2Cl^-+SO₂+2H₂O═2CuCl↓+4H⁺+SO₄^2-；
（5）CuCl沉淀，用無水乙醇洗滌沉淀，在真空干燥機內于70℃干燥2小時，這樣可以加快乙醇和水的蒸發，防止CuCl被空氣氧化，
故答案為：加快乙醇和水的蒸發，防止CuCl被空氣氧化．

點評 本題涉及物質的分離和提純的方法以及操作、電解池的工作原理等方面的知識，注意知識的遷移和應用是解題的關鍵，難度不大．