氯化亚铜(CuCl)是白色粉末,微溶于水,不溶于乙醇,在空气中会被迅速氧化成绿色碱式盐。从酸性电镀废液(主要含Cu2+、Fe3+)中制备氯化亚铜的工艺流程图如下:
金属离子含量与混合液pH、CuCl产率与混合液pH的关系图如图。
【已知:金属离子浓度为1 mol·L-1时,Fe(OH)3开始沉淀和沉淀完全的pH分别为1.4和3.0,Cu(OH)2开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.2和6.7】请回答下列问题:
(1)酸浸时发生反应的离子方程式是________;析出CuCl晶体时的最佳pH在________左右。
(2)铁粉、氯化钠、硫酸铜在溶液中反应生成CuCl的离子反应方程式为____________________________。
(3)析出的CuCl晶体要立即用无水乙醇洗涤,在真空干燥机内于70℃干燥2 h、冷却密封包装。70℃真空干燥、密封包装的目的是____________________________________________。
(4)产品滤出时所得滤液的主要分成是________,若想从滤液中获取FeSO4·7H2O晶体,还需要知道的是__________________。
(5)若将铁粉换成亚硫酸钠也可得到氯化亚铜,试写出该反应的化学方程式:______________________。为提高CuCl的产率,常在该反应体系中加入稀碱溶液,调节pH至3.5。这样做的目的是__________________________________________。
(1)Cu(OH)2+2H+=Cu2++2H2O 3
(2)2Cu2++2Cl-+Fe=2CuCl↓+Fe2+
(3)加快乙醇和水的蒸发,防止CuCl被空气氧化
(4)Na2SO4和FeSO4
不同温度下硫酸钠和硫酸亚铁的溶解度
(5)2CuSO4+Na2SO3+2NaCl+H2O=2CuCl↓+2Na2SO4+H2SO4
OH-中和了反应中的H+,有利于平衡向右移动,提高CuCl的产率。但当OH-浓度过大时,Cu+能与OH-结合,生成氢氧化亚铜,从而降低了CuCl的产率
(1)酸浸后可得到高浓度的硫酸铜溶液,所以发生的反应为Cu(OH)2+2H+=Cu2++2H2O;由图像知当pH=3时CuCl的产率最高。(4)反应中加入了Na+,反应后生成了Fe2+,所以滤液成分为Na2SO4和FeSO4。(5)将铁粉换成Na2SO3,则为+4价S还原Cu2+。
点拨:本题考查化学与技术,考查考生对化学与技术的掌握情况。难度中等。