Question

【題目】氯化亞銅是一種重要的化工產品，廣泛用于顏料、電鍍和有機合成等方面。它不溶于H2SO4和醇，微溶于水，可溶于濃鹽酸和氨水，在潮濕空氣中易水解且被氧化成綠色的堿式氯化銅[Cu(OH)C1]。以海綿銅(主要成分是Cu，還含少量CuO)為原料，采用硝酸銨氧化分解技術生產CuCl的工藝流程如圖：

回答下列問題：

（1）為了提高“溶解”速率，工業生產中宜采用的措施有__(答兩條即可)。

（2）寫出“溶解”過程中發生氧化還原反應的離子方程式：__。

（3）“過濾2”所得濾液經蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾等操作獲得一種化學肥料，它的主要成分是__(填化學式)。

（4）工業生產中，用pH=2的硫酸洗滌“產品”，其目的是__。

（5）氯化亞銅產率與溫度、溶液pH的關系如圖所示。據圖分析，流程化生產氯化亞銅的過程中，溫度過低會影響CuCl產率的原因是__；溫度過高、pH過大也會影響CuCl產率的原因是__。

（6）目前利用膜電解再生氨性含銅蝕刻廢液制備氯化亞銅的技術獲得突破。首先在電解槽中電解氨性含銅蝕刻廢液，電解后向陰極液中加入鹽酸酸化，再倒入蒸餾水稀釋得到氯化亞銅沉淀。電解裝置如圖所示，陰極區發生的電極反應為__，陽極區溶液的pH將__(填“變大”或“變小”)。

Answer 1

【答案】適當加熱，適當增大硫酸濃度 3Cu+2NO3-+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O (NH4)2SO4 抑制CuCl的水解 溫度過低反應速率慢 Cu2+容易向CuO和Cu2O轉化[或銨鹽(如氯化銨、亞硫酸銨)受熱易分解] Cu(NH3)42++e-+2H2O=Cu(NH3)2++2NH3·H2O 變小

【解析】

海綿銅加入硫酸和硝酸銨溶解得到溶液主要是硫酸銅，硫酸銨等，加入亞硫酸銨還原硫酸銅、加入氯化銨，生成氯化亞銅，發生反應2CuSO4+(NH4)2SO3+2NH4Cl+H2O=2CuCl↓+2(NH4)2SO4+H2SO4，過濾得到固體為CuCl，濾液主要是硫酸銨和硫酸，以此解答該題。

(1) 從影響反應速率的因素角度分析，反應物接觸面積越大，反應速率越快，或者適當升高反應液的溫度，適當增大硫酸的濃度等也可以增大“溶解”速率；

(2) 在酸性條件下硝酸根離子能氧化銅，還原產物為NO，對應的離子方程式為3Cu+2NO3-+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O；

(3) 亞硫酸銨被溶液中的CuSO4氧化成硫酸銨，Cu2+被還原成CuCl，對應的化學方程式為2CuSO4+(NH4)2SO3+2NH4Cl+H2O═2CuCl↓+2(NH4)2SO4+H2SO4；

(4)CuCl是強酸弱堿鹽，易水解，用硫酸洗滌氯化亞銅，避免氯化亞銅水解；

(5) 流程化生產氯化亞銅的過程中，溫度過低反應速率慢，CuCl產率低；溫度過高、pH過大，Cu2+容易向CuO和Cu2O轉化，且溫度過高，銨鹽(如氯化銨、亞硫酸銨)受熱易分解；

(6) 根據電解裝置，陰極得電子，其電極反應式為[Cu(NH3)4]2++e-+2H2O=[Cu(NH3)2]++2NH3H2O；陽極的電極反應式為4OH--4e-═O2↑+2H2O，溶液的pH將變小。