Question

（15分）氯化亞銅（CuCl）是一種白色固體，微溶于水，不溶于酒精。研究該物質的應用新領域、生產新方法及生產過程中的環保新措施都具有重要意義。
（1）鎂—氯化亞銅海水電池，可用于魚雷上。該電池被海水激活時，正極導電能力增強，同時產生氣泡，則正極上被還原的物質有     、     （填化學式）。
（2）工業上以銅作催化劑，氯代甲烷和硅粉反應合成甲基氯硅烷的過程中產生大量廢渣（主要成分為硅粉、銅、碳等）。某課外小組以該廢渣為原料制CuCl，流程示意圖如下：

回答下列問題：
①氯代甲烷有4種，其中屬于重要工業溶劑的是           （寫出化學式）。
②“還原”階段，SO₃^2－將Cu^2＋還原得[CuCl₂]^－，完成下列離子方程式。
Cu^2＋+Cl^－+SO₃^2－+    ＝[CuCl₂]^－+    +    
③在稀釋過程中存在下列兩個平衡：
ⅰ [CuCl₂]^－CuCl＋Cl^－    K＝2.32
ⅱ CuCl(s)Cu⁺(aq)＋Cl^－   K_sp＝1.2×10^－6
當[CuCl₂]^－完成轉化時（c([CuCl₂]^－)≤1.0×10^－5 mol·L^－1），溶液中c(Cu^＋)≥   。
④獲得CuCl晶體需經過濾、洗滌、干燥。洗滌時，常用無水乙醇代替蒸餾水做洗滌劑的優點是    （寫一點）。
（3）工業生產CuCl過程中產生濃度為2～3 g·L^－1的含銅廢水，對人及環境都有較大的危害，必須進行回收利用。用萃取法富集廢水中的銅，過程如下：

①實驗室完成步驟ⅰ時，依次在分液漏斗中加入曝氣后的廢水和有機萃取劑，經振蕩并       后，置于鐵架臺的鐵圈上靜置片刻，分層。分離上下層液體時，應先       ，然后打開活塞放出下層液體，上層液體從上口倒出。
②寫出步驟ⅱ的離子方程式：               。

Answer 1

（1）CuCl、H₂O（或H^＋）（各1分，共2分） （2）①CHCl₃或CCl₄（任寫一個就得分，1分）
②2Cu^2＋＋4Cl^－＋1SO₃^2－＋1  H₂O ＝2[CuCl₂]^－＋1  SO₄^2－ ＋2  H^＋（3分）
③5.17×10^-2mol·L^-1 （2分） ④避免CuCl溶于水而損失（或其他合理答案）（2分）
（3）①放氣（1分）   打開上口玻璃塞（或使塞上的凹槽對準漏斗口上的小孔）（1分）
②R₂Cu＋2H^＋＝Cu^2＋＋2RH（3分）

試題分析：（1）鎂是活潑的金屬，因此在鎂—氯化亞銅海水電池中鎂是負極，失去電子，正極得到電子，發生還原反應。該電池被海水激活時，正極導電能力增強，同時產生氣泡，該氣體應該是氫氣，這說明正極上得到電子的物質有CuCl、H₂O（或H^＋）。
（2）①氯代甲烷有4種，其中屬于重要工業溶劑的是CHCl₃或CCl₄。
②根據方程式可知，在反應中銅元素的化合價從＋2價降低到+1價，得到1個電子。硫元素的化合價從+4價升高到+6價，失去2個電子，所以根據電子得失守恒可知氧化劑與還原劑的物質的量之比是2:1.根據原子守恒和電荷守恒可知，反應前還有水參加，反應后還有氫離子生成，因此配平后的離子方程式為2Cu^2＋＋4Cl^－＋SO₃^2－＋H₂O ＝2[CuCl₂]^－＋SO₄^2－  ＋2H^＋。
③根據方程式可知K＝、K_sp＝c(Cu^＋)·c(Cl^－)，則c(Cu^＋)＝ ，因此（c([CuCl₂]^－)≤1.0×10^－5 mol·L^－1），溶液中c(Cu^＋)≥5.17×10^-2mol·L^-1。
④CuCl在有機溶劑中的溶解度小能，用無水乙醇代替蒸餾水可以避免CuCl溶于水而損失。
（3）①在振蕩過程中有關隨時放氣。分液時應該打開上口玻璃塞（或使塞上的凹槽對準漏斗口上的小孔）。
②銅離子與氫離子交換加入水層，因此反應的離子方程式為R₂Cu＋2H^＋＝Cu^2＋＋2RH。