Question

5．氯化亞銅（CuCI）是有機合成工業中應用較廣泛的催化劑，微溶于水，不溶于乙醇．工業上以廢舊銅為原料生產氯化亞銅的流程如下：

（l）寫出過程①的主要化學方程式Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．
（2）分析下表，析出CuCl晶體時的最佳pH為2；當pH較大時，CuCI晶體產率較低，其原因是pH增大，Cu²⁺水解損失增加．

pH	1	2	3	4	5	6	7
CuCl產率（%）	70	90	82	78	75	72	70

（3）析出的CuCl晶體不用水而用乙醇洗滌的目的是CuCl不溶于乙醇，微溶于水，可減少晶體損失，且乙醇易揮發，利于干燥．
（4）為了更好體現綠色化學思想，有人提出如下方案：方案一：可將上述X稀溶液用于廢銅的處理（如圖所示），則Y可以為O₂（填化學式）．

方案二：①中Cu與濃H₂SO₄反應所得SO₂和CuSO₄用于②中CuCl的制備，理論上不需要（“需要”或“不需要”）另外補充SO₂，原因是反應①Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O中生成的CuSO₄和SO₂的物質的量之比為1：1，而反應②CuSO₄+CuCl₂+SO₂+2H₂O═2Cucl↓+2H₂SO₄需要的CuSO₄和SO₂的物質的量之比也恰好為1：1，所以理論上不需要補充SO₂（結合化學方程式回答）．

Answer 1

分析 （1）Cu與濃硫酸反應生成硫酸銅、二氧化硫與水；
（2）CuCl的產率最大時，pH最佳；pH過大時，Cu²⁺水解損失增加；
（3）由題目信息，CuCl微溶于水，不溶于乙醇，用酒精洗滌可減少晶體損失且乙醇易揮發；
（4）②中Cu元素化合價降低，則二氧化硫被氧化，發生反應：CuSO₄+CuCl₂+SO₂+2H₂O═2CuCl↓+2H₂SO₄，X為H₂SO₄，
方案一：Cu與稀硫酸、Y單質反應得到硫酸銅，反應中Y表現氧化性，符合綠色化學，則Y為氧氣；
方案二：判斷反應①中生成的CuSO₄和SO₂的物質的量之比，再結合反應②中CuSO₄和SO₂的物質的量之比進行判斷．

解答 解：（1）Cu與濃硫酸反應生成硫酸銅、二氧化硫與水，反應方程式為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
（2）由表中數據可知，pH=2時CuCl的產率最大時，故最佳pH=7；pH增大時，Cu²⁺水解損失增加，使CuCl晶體產率降低，
故答案為：7；pH增大，Cu²⁺水解損失增加；
（3）由題目信息，CuCl微溶于水，不溶于乙醇，用酒精洗滌可減少晶體損失且乙醇易揮發，利于干燥，
故答案為：CuCl不溶于乙醇，微溶于水，可減少晶體損失，且乙醇易揮發，利于干燥；
（4）②中Cu元素化合價降低，則二氧化硫被氧化，發生反應：CuSO₄+CuCl₂+SO₂+2H₂O═2CuCl↓+2H₂SO₄，X為H₂SO₄，
方案一：Cu與稀硫酸、Y單質反應得到硫酸銅，反應中Y表現氧化性，符合綠色化學，則Y為氧氣等；
方案二：反應①Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O中生成的CuSO₄和SO₂的物質的量之比為1：1，而反應②CuSO₄+CuCl₂+SO₂+2H₂O═2Cucl↓+2H₂SO₄需要的CuSO₄和SO₂的物質的量之比也恰好為1：1，所以理論上不需要補充SO₂，
故答案為：O₂；不需要；反應①Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O中生成的CuSO₄和SO₂的物質的量之比為1：1，而反應②CuSO₄+CuCl₂+SO₂+2H₂O═2Cucl↓+2H₂SO₄需要的CuSO₄和SO₂的物質的量之比也恰好為1：1，所以理論上不需要補充SO₂．

點評 本題考查物質制備實驗，側重考查學生分析推理能力、對信息的提取與遷移運用、條件的控制分析評價、物質的分離提純等，難度中等．