Question

8．氯化亞銅（CuCl）常用作有機合成工業中的催化劑，是一種白色粉末；微溶于水、不溶于乙醇及稀硫酸；在空氣中迅速被氧化成綠色；見光則分解，變成褐色；下圖是工業上以制作印刷電路的廢液（含Fe³⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Cl^-）生產CuCl的流程如下：
根據以上信息回答下列問題：
（1）該生產過程還可以與氯堿工業、硫酸工業生產相結合，工業生產硫酸的方法名稱是接觸法，現代氯堿工業的裝置名稱是離子交換膜電解槽．
（2）寫出生產過程中XFeYHCl （填化學式）
（3）寫出產生CuCl的化學方程式CuCl₂+CuSO₄+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+2 H₂SO₄．
（4）生產中為了提高CuCl產品的質量，采用抽濾或者減壓過濾法快速過濾，析出的CuCl晶體不用水而用無水乙醇洗滌的目的是減少產品CuCl的損失；生產過程中調節溶液的pH不能過大的原因是防止CuCl的水解．
（5）在CuCl的生成過程中理論上不需要補充SO₂氣體，其理由是Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ CuSO₄+SO₂↑+2H₂O反應中生成的CuSO₄和 SO₂為1：1，CuCl₂+CuSO₄+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+2 H₂SO₄反應中消耗CuSO₄和SO₂也為1﹕1，所以理論上不需要補充SO₂氣體．
（6）在CuCl的生成過程中除環境問題、安全問題外，還應該注意的關鍵問題是生產中應防止CuCl的氧化和見光分解．

Answer 1

分析 要利用制作印刷電路的廢液制備氯化亞銅，首先應制備并分離出銅，向工業上以制作印刷電路的廢液（含Fe³⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Cl^-）加入過量的鐵粉，三價鐵離子與鐵粉反應轉化為二價鐵離子，銅離子與鐵反應生成銅，然后過濾，濾渣為過量的鐵和生成的銅，依據銅與鐵活潑性，將濾渣溶于鹽酸，銅與鹽酸不反應，過濾得到濾渣即為銅，然后銅與濃硫酸反應生成硫酸銅和二氧化硫，銅與氯氣反應生成氯化銅，硫酸銅、二氧化硫、氯化銅反應生成氯化亞銅；
（1）工業生產硫酸的方法為接觸法制硫酸，氯堿工業的裝置是離子交換膜電解槽；
（2）印刷電路的廢液（含Fe³⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Cl^-）加入鐵，三價鐵離子能夠原鐵反應生成二價鐵離子，銅離子能夠與鐵反應生成銅；過濾后濾渣中含有銅和鐵，依據銅和鐵的活潑性，加入鹽酸分離二者；
（3）依據圖示可知：CuCl₂、CuSO₄、SO₂、H₂O反應生成H₂SO₄、CuCl，依據得失電子守恒配平方程式；
（4）抽濾或者減壓過濾可以快速過濾，CuCl是一種白色粉末，微溶于水、不溶于乙醇及稀硫酸，乙醇洗滌可以減少CuCl的損失，生產過程中調節溶液的pH不能過大是防止其水解生成沉淀；
（5）依據圖示可知：銅與濃硫酸反應生成硫酸銅、二氧化硫的物質的量之比為1：1，而產生CuCl的化學方程式中硫酸銅、二氧化硫物質的量之比恰好為：1：1；
（6）依據氯化亞銅具有還原性，易被氧化而變質，具有見光分解的性質解答．

解答 解：向工業上以制作印刷電路的廢液（含Fe³⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Cl^-）加入過量的鐵粉，三價鐵離子與鐵粉反應轉化為二價鐵離子，銅離子與鐵反應生成銅，然后過濾，濾渣為過量的鐵和生成的銅，依據銅與鐵活潑性，將濾渣溶于鹽酸，銅與鹽酸不反應，過濾得到濾渣即為銅，然后銅與濃硫酸反應生成硫酸銅和二氧化硫，銅與氯氣反應生成氯化銅，硫酸銅、二氧化硫、氯化銅反應生成氯化亞銅；
（1）工業生產硫酸的方法名稱是接觸室，氯堿工業的裝置是離子交換膜電解槽，
故答案為：接觸室，離子交換膜電解槽；
（2）印刷電路的廢液（含Fe³⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Cl^-）加入鐵，三價鐵離子能夠原鐵反應生成二價鐵離子，銅離子能夠與鐵反應生成銅，過濾后濾渣中含有銅和鐵，加入鹽酸，鐵與鹽酸反應生成氯化亞鐵，銅與鹽酸不反應，將銅分離出來，
故答案為：Fe；HCl；
（3）依據圖示可知：CuCl₂、CuSO₄、SO₂、H₂O反應生成H₂SO₄、CuCl，產生CuCl的化學方程式依據得失電子守恒得到：CuCl₂+CuSO₄+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+2H₂SO₄，
故答案為：CuCl₂+CuSO₄+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+2H₂SO₄；
（4）生產中為了提高CuCl產品的質量，采用抽濾或者減壓過濾法快速過濾，析出的CuCl晶體不用水而用無水乙醇洗滌的目的是減少CuCl的損失，生產過程中調節溶液的pH不能過大的原因是防止CuCl水解；
故答案為：抽濾或者減壓過濾，減少CuCl的損失，防止CuCl水解；
（5）依據圖示可知：Cu+2 H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O反應中生成的CuSO₄和 SO₂為1：1，CuCl₂+CuSO₄+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+2 H₂SO₄反應中消耗CuSO₄和SO₂也為1﹕1，所以理論上不需要補充SO₂氣體，
故答案為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ CuSO₄+SO₂↑+2H₂O反應中生成的CuSO₄和 SO₂為1：1，CuCl₂+CuSO₄+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+2 H₂SO₄反應中消耗CuSO₄和SO₂也為1﹕1，所以理論上不需要補充SO₂氣體；
（6）氯化亞銅具有還原性，易被氧化而變質，具有見光分解，所以生產中應防止CuCl的氧化和見光分解，減少產品CuCl的損失，
故答案為：防止CuCl的氧化和見光分解．

點評 本題為工藝流程題，為高考熱點和難點，設計物質的分離、物質的制備，明確物質的性質是解題關鍵，注意物質性質的理解應用，題目難度較大．