Question

4．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）反應I中加BaCl₂溶液的作用是沉淀硫酸根離子，步驟①②不能交換，原因是過量的Ba²⁺無法除去．
（2）我國主要采用煅燒硫鐵礦制取二氧化硫，其化學方程式為4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂，將二氧化硫轉變為三氧化硫的設備名稱為接觸室．
（3）反應V的化學方程式為2Cu+O₂+2H₂SO₄=2CuSO₄+2H₂O．
（4）反應VI的離子方程式為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．
（6）320g銅經反應V和反應VI制CuCl，若反應V中銅的轉化率為90%，反應VI中硫酸銅的損失率為5%，可得到95%的CuCl的質量為447.75g（保留小數點后兩位）．

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）粗鹽提純中加入氯化鋇溶液時沉淀硫酸根離子，步驟①②不能交換，否則加入過量的氯化鋇溶液中鋇離子不能除去；
（2）煅燒硫鐵礦制取二氧化硫，二硫化亞鐵和氧氣反應生成氧化鐵和二氧化硫，工業制備硫酸的過程中將二氧化硫轉變為三氧化硫的設備名稱為接觸室；
（3）依據流程分析反應Ⅴ是銅和氧氣，稀硫酸反應生成硫酸銅和水；
（4）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；
（6）依據反應過程中銅元素守恒計算．

解答 解：（1）反應I中加BaCl₂溶液的作用是沉淀硫酸根離子，步驟①②不能交換，原因是過量的Ba²⁺無法除去，
故答案為：沉淀硫酸根離子；過量的Ba²⁺無法除去；
（2）煅燒硫鐵礦制取二氧化硫，二硫化亞鐵和氧氣反應生成氧化鐵和二氧化硫，反應的化學方程式為：4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂，工業制備硫酸的過程中將二氧化硫轉變為三氧化硫的設備名稱為接觸室，
故答案為：4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂；接觸室；
（3）流程分析反應Ⅴ是銅和氧氣，稀硫酸反應生成硫酸銅和水，反應的化學方程式為：2Cu+O₂+2H₂SO₄=2CuSO₄+2H₂O，
故答案為：2Cu+O₂+2H₂SO₄=2CuSO₄+2H₂O；
（4）二氧化硫和硫酸銅之間可以發生氧化還原反應生成氯化亞銅沉淀，即2CuSO₄+2NaCl+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+2NaHSO₄+H₂SO₄或2CuSO₄+2NaCl+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+Na₂SO₄+2H₂SO₄，反應的離子方程式為：2Cu²⁺+2Cl^-+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+4H⁺+SO₄^2-，
故答案為：2Cu²⁺+2Cl^-+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+4H⁺+SO₄^2-；
（5）CuCl沉淀，用無水乙醇洗滌沉淀，在真空干燥機內于70℃干燥2小時，這樣可以加快乙醇和水的蒸發，防止CuCl被空氣氧化，
故答案為：加快乙醇和水的蒸發，防止CuCl被空氣氧化；
（6）2Cu+O₂+2H₂SO₄=2CuSO₄+2H₂O，2Cu²⁺+2Cl^-+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+4H⁺+SO₄^2-，反應過程中依據銅元素守恒計算，320g銅經反應V和反應VI制CuCl，若反應V中銅的轉化率為90%，反應VI中硫酸銅的損失率為5%，可得到95%的CuCl的質量=$\frac{320g×90%×（1-5%）}{64g/mol×95%}×99.5g/mol$=447.75g，
故答案為：447.75g．

點評 本題涉及物質的分離和提純的方法以及操作、化學方程式書寫與技術等方面的知識，注意知識的遷移和應用是解題的關鍵，題目難度中等．