氯化亞銅(CuCl)是重要的銅鹽系列產(chǎn)品,某學(xué)習(xí)小組用海綿銅制取氯化亞銅的流程如圖:
CuCl難溶于水和乙醇,易溶于Cl-濃度較大的體系(CuCl+Cl-?)。
Ⅰ.海綿銅的溶解
經(jīng)觀察,海綿銅(主要成分是Cu和CuO)在“溶解”過程中未產(chǎn)生氣泡,反應(yīng)原理為:
反應(yīng)①:CuO+H2SO4=CuSO4+H2O(較快);
反應(yīng)②:(較慢)
(1)寫出反應(yīng)②的化學(xué)方程式
4Cu+NH4NO3+5H2SO4=4CuSO4+(NH4)2SO4+3H2O
4Cu+NH4NO3+5H2SO4=4CuSO4+(NH4)2SO4+3H2O
。
(2)實(shí)驗(yàn)過程中,測得不同溫度下浸出液中Cu2+的質(zhì)量濃度如圖1所示。圖中顯示在第1h內(nèi)銅的浸出率較大,其原因是 反應(yīng)初期主要是CuO溶解,且CuO溶解速率較快
反應(yīng)初期主要是CuO溶解,且CuO溶解速率較快
。
Ⅱ.氯化亞銅的制備
利用海綿銅“溶解”后的溶液與(NH4)2SO3、NH4Cl反應(yīng),可制備氯化亞銅,裝置如圖2所示。
(3)“還原”過程中一般采用=0.6最為適宜,原因是 (NH4)2SO3稍過量,保證Cu2+反應(yīng)完全且防止CuCl被氧化
(NH4)2SO3稍過量,保證Cu2+反應(yīng)完全且防止CuCl被氧化
。
(4)下表是氯化銨用量與Cu2+沉淀率的關(guān)系如下表所示,Cu2+沉淀率在比值為1.1時(shí)最大的原因是 比值小于1.1時(shí),比值越大,c(Cl
-)越大,Cu
2+沉淀率越大;比值大于1.1時(shí),比值越大,c(Cl
-)越大,CuCl會(huì)轉(zhuǎn)化為
而溶解
比值小于1.1時(shí),比值越大,c(Cl
-)越大,Cu
2+沉淀率越大;比值大于1.1時(shí),比值越大,c(Cl
-)越大,CuCl會(huì)轉(zhuǎn)化為
而溶解
。
|
0.8 |
0.9 |
1.0 |
1.1 |
1.2 |
1.3 |
Cu2+沉淀率/% |
35.3 |
73.2 |
85.2 |
91.3 |
79.2 |
65.4 |
(5)“酸洗”步驟中,最合適選用的試劑是
稀硫酸
稀硫酸
(寫酸的名稱)。
Ⅲ.氯化亞銅的提純
(6)已知:
水解可生成CuCl。溫度、pH對CuCl產(chǎn)率的影響如圖所示。
請根據(jù)以上信息,設(shè)計(jì)由CuCl、Cu和CuO的混合固體中提純CuCl的實(shí)驗(yàn)方案:
邊攪拌邊向樣品中加入飽和NaCl溶液至固體不再溶解,過濾;控制溫度在60℃左右,向?yàn)V液中滴加0.1mol?L-1的H2SO4溶液,控制pH在2~2.5,趁熱過濾,乙醇洗滌,真空干燥箱中干燥
邊攪拌邊向樣品中加入飽和NaCl溶液至固體不再溶解,過濾;控制溫度在60℃左右,向?yàn)V液中滴加0.1mol?L-1的H2SO4溶液,控制pH在2~2.5,趁熱過濾,乙醇洗滌,真空干燥箱中干燥
。(實(shí)驗(yàn)中須使用的試劑與儀器:飽和NaCl溶液、0.1mol?L
-1的H
2SO
4溶液、乙醇、真空干燥箱)
【答案】4Cu+NH
4NO
3+5H
2SO
4=4CuSO
4+(NH
4)
2SO
4+3H
2O;反應(yīng)初期主要是CuO溶解,且CuO溶解速率較快;(NH
4)
2SO
3稍過量,保證Cu
2+反應(yīng)完全且防止CuCl被氧化;比值小于1.1時(shí),比值越大,c(Cl
-)越大,Cu
2+沉淀率越大;比值大于1.1時(shí),比值越大,c(Cl
-)越大,CuCl會(huì)轉(zhuǎn)化為
而溶解;稀硫酸;邊攪拌邊向樣品中加入飽和NaCl溶液至固體不再溶解,過濾;控制溫度在60℃左右,向?yàn)V液中滴加0.1mol?L
-1的H
2SO
4溶液,控制pH在2~2.5,趁熱過濾,乙醇洗滌,真空干燥箱中干燥