Question

12．氯化亞銅（CuCl）廣泛應用于印染、電鍍等化工行業，CuCl難溶于水．以火法煉銅的尾氣制備（NH₄）₂SO₃，再以廢舊印刷電路板（由銅和塑料制成）為原料生產CuCl，實驗如下：
I．火法煉銅的原理為：Cu₂S+O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu+SO₂
（1）上述反應中的氧化劑是Cu₂S、O₂（填化學式）．
（2）尾氣用氨水吸收可以制取（NH₄）₂SO₃，寫出反應的化學方程式2NH₃+SO₂+H₂O=（NH₄）₂SO₃．
Ⅱ．用FeCl₃溶液浸泡廢舊印刷電路板，可回收其中的銅并制備CuCl．
步驟一；將廢印刷電路板浸泡于100g、65%FeCl₃溶液中，充分反應后過濾，得濾液甲；
步驟二：向濾液甲中加人稀鹽酸和H₂O₂溶液，充分反應得溶液乙；
步驟三：再向溶液乙中加入試劑a調節溶液pH，充分反應后過濾，得濾液丙和濾渣b；
步驟四：濾液丙中加入（NH₄）₂SO₃溶液，得到CuCl產品．
請回答下列問題；
（3）步驟一用固體FeCl₃配制上述FeCl₃溶液，必須使用的儀器組合是D （填選項字母）．
①托盤天平    ②燒杯     ③玻璃棒     ④50mL量筒
A．①②B．①②③C．①②④D．①②③④
（4）欲檢驗步驟一之后所得溶液中的Fe²⁺，選擇的試劑是C（填選項字母）．
A．KSCN溶液     B．NaOH溶液    C．K₃[Fe（CN）₆]溶液
（5）步驟二實驗中有較多氣體產生，原因是鐵離子對雙氧水的分解有催化作用，使雙氧水分解生成氧氣；該步驟選用H₂O₂的優點之一是不引人新的雜質離子，據此還叫以選用氯氣代替，但改用該試劑的缺點是氯氣有毒，會污染空氣．
（6）常溫下，步驟三中可加入試劑a的化學式為CuO或Cu（OH）₂（任寫一種），調節pH為3.2，Fe³⁺剛好沉淀完全．[已知Fe（OH）₃的Ksp=4×10^-38；化學上認為殘留在溶液中的離子濃度小于10^-5mol/L時，沉淀已完全；lg2=0.3]
（7）步驟四反應的離子方程式為SO₃^2-+2Cu²⁺+2Cl^-+H₂O=SO₄ ^2-+2CuCl+2H⁺．

Answer 1

分析 （1）反應Cu₂S+O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu+SO₂中，銅從+1價降為0價，硫從-2價升為+4價，氧從0價降為-2價，根據化合的變化判斷氧化劑；
（2）上述反應中的尾氣主要為二氧化硫，用氨水吸收二氧化硫會生成亞硫酸銨；
（3）用固體FeCl₃配制65%FeCl₃溶液，要用天平稱取一定時的氯化鐵固體，用量筒量取一定體積的水，在燒中溶解，據此答題；
（4）溶液中的Fe²⁺遇K₃[Fe（CN）₆]溶液會呈現特殊的藍色；
（5）鐵離子對雙氧水的分解有催化作用，該步加入雙氧水的目的是氧化亞鐵離子，不引入新雜質，因為溶液中主要是氯化亞鐵，所以也可用氯氣氧化氯化亞鐵，也不會引入雜質，氯氣有毒；
（6）步驟三加入a試劑目的是調節溶液的pH值，使鐵生成氫氧化鐵沉淀，而除去鐵離子，銅離子不能沉淀，所以可以用氧化銅、氫氧化銅等，Fe（OH）₃的Ksp=4×10^-38；化學上認為殘留在溶液中的離子濃度小于10^-5mol/L時，沉淀已完全，所以要使鐵離子沉淀完全時，溶液中的c（OH^-）=$\root{3}{\frac{4×10{\;}^{-38}}{1{0}^{-5}}}$=$\root{3}{4}$×10^-11，則c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{\root{3}{4}×1{0}^{-11}}$，所以溶液的pH值為3.2，據此答題；
（7）步驟四為（NH₄）₂SO₃溶液還原氯化銅溶液，得到CuCl產品，同時生成硫酸銨，據此書寫離子方程式；

解答 解：（1）反應Cu₂S+O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu+SO₂中，銅從+1價降為0價，硫從-2價升為+4價，氧從0價降為-2價，所以氧化劑為，
故答案為：Cu₂S、O₂；
（2）上述反應中的尾氣主要為二氧化硫，用氨水吸收二氧化硫會生成亞硫酸銨，反應的化學方程式為2NH₃+SO₂+H₂O=（NH₄）₂SO₃，
故答案為：2NH₃+SO₂+H₂O=（NH₄）₂SO₃；
（3）用固體FeCl₃配制65%FeCl₃溶液，要用天平稱取一定時的氯化鐵固體，用量筒量取一定體積的水，在燒中溶解，用玻璃棒攪拌，故選D；
（4）溶液中的Fe²⁺遇K₃[Fe（CN）₆]溶液會呈現特殊的藍色，所以檢驗步驟一之后所得溶液中的Fe²⁺，可以用K₃[Fe（CN）₆]溶液，故選C；
（5）鐵離子對雙氧水的分解有催化作用，促使雙氧水分解生成氧氣，該步加入雙氧水的目的是氧化亞鐵離子，不引入新雜質，因為溶液中主要是氯化亞鐵，所以也可用氯氣氧化氯化亞鐵，也不會引入雜質，氯氣有毒，會污染空氣，
故答案為：鐵離子對雙氧水的分解有催化作用，使雙氧水分解生成氧氣；氯氣；氯氣有毒，會污染空氣；
（6）步驟三加入a試劑目的是調節溶液的pH值，使鐵生成氫氧化鐵沉淀，而除去鐵離子，銅離子不能沉淀，所以可以用氧化銅、氫氧化銅等，化學式為CuO、Cu（OH）₂，Fe（OH）₃的Ksp=4×10^-38；化學上認為殘留在溶液中的離子濃度小于10^-5mol/L時，沉淀已完全，所以要使鐵離子沉淀完全時，溶液中的c（OH^-）=$\root{3}{\frac{4×10{\;}^{-38}}{1{0}^{-5}}}$=$\root{3}{4}$×10^-11，則c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{\root{3}{4}×1{0}^{-11}}$，所以溶液的pH值為3.2，
故答案為：CuO、Cu（OH）₂；3.2；
（7）步驟四為（NH₄）₂SO₃溶液還原氯化銅溶液，得到CuCl產品，同時生成硫酸銨，反應的離子方程式為SO₃^2-+2Cu²⁺+2Cl^-+H₂O=SO₄ ^2-+2CuCl+2H⁺，
故答案為：SO₃^2-+2Cu²⁺+2Cl^-+H₂O=SO₄ ^2-+2CuCl+2H⁺．

點評 本題考查物質制備實驗、對工藝流程分析評價、條件的控制、物質的分離提純等，理解工藝流程原理是解題關鍵，是對學生綜合能力的考查，難度中等．