高考化学一轮总复习选修2化学与技术课时提升作业四十四选修21.doc

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课时提升作业四十四 化学与工农业生产

（30分钟50分）

1. （8分）某研究小组用NaOIl溶液吸收尾气中的二氧化硫，将所得的N/SO：｛溶液进行电解循环 再

生；其中阴阳膜组合循环再生机理如图，址b离子交换膜将电解槽分为三个区域，电极材 料为石墨。

E Na2SO3J§液

⑴图中a表示 ________ （填“阴”或“阳”）离子交换膜。A?E分别代表生产中的原料或产品, 其中C为硫酸，则A表示 _________________________________ ,

E表示 _________________ 。

（2）阳极的电极反应式为 ______________________________________________ o

【解析】根据电解规律，阴极反应式为2H+2e _H2 t ,促进了水的电离，该极附近溶液碱 性增强，生成NaOIl, *为NaOIl溶液，E为仏，a为阳离子交换膜；阳极发生氧化反应，且生 成物为H2SO4,则阳极反应式为SO「+H20-2J^2『+SO厂。 答案：⑴阳NaOH溶液比

⑵ SO； \+出0-2 e「=^2￡+S O4 ~

2.（17分）（2015 ?全国卷I）氯化亚铜（CuCl）广泛应用于化工、印染、电镀等行业。CuCl难溶 于

醇和水，可溶于氯离子浓度较大的体系，在潮湿空气中易水解氧化。以海绵铜（主要成分是 Cu和少量CuO）为原料，采用硝酸钱氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下：

硝酸彼、水、硫酸 亚硫酸钱、氯化钱

乙醇

J⑧ 回收

硫酸钱

回答下列问题:

⑴步骤①中得到的氧化产物是 ______________ ,溶解温度应控制在60?70°C,原因是

（2） ___________________________________________________________________________ 写出步骤③中主要

反应的离子方程式： __________________________________________________ o

（3） ________________________________________________________________________ 步骤⑤包括用pll二2

的酸洗、水洗两步操作，酸洗采用的酸是 _____________________________ （写名称）。

（4） ___________________________________________________________________________ 上述工艺中，步骤

⑥不能省略，理由是 __________________________________________________ 。

（5） __________________________________________________________________________________ 步骤②、④、

⑤、⑧都要进行固液分离。工业上常用的固液分离设备有 ________________________ （填字母）。

A.分饰塔 C.反应釜

B.离心机 D.框式压滤机

（6） 准确称収所制备的氯化亚铜样品mg,将其置于过量的FeCL.溶液中，待样品完全溶解后，

加入适量稀硫酸，用amol -L 的K2Cr2O7溶液滴定到终点，消耗K2Cr2O7溶液bmL,反应中CHO亍 被还原为Cr”，样品中CuCl的质量分数为 _______________ 。

【解析】（1）反应中铜被氧化为二价铜离子，所以氧化产物为铜离子。温度太低反应太慢，温 度太高鞍盐会分解，所以反应控制在60?70°C。（2）反应③中二价铜离子氧化亚硫酸根，生成 硫酸根和氯化亚铜：2C++S0訂+2C「+H/）^

2CuCl I +SG>^+2H\\ （3）因为产物为硫酸钱，为了不增加杂质，用硫酸酸洗最好。（4）CuCl难 溶于

1

醇，在潮湿空气中易水解氧化，所以醇洗可以除去其表面水分，防止其水解氧化。（5）分 憎塔是用于分离互溶液体的设备，离心机可利用离心力使液体屮的固体沉降，达到固液分离 的目的，反应釜为发生反应的设备，框式压滤机可以使物料中的水通过挤压而排出，达到固 液分离的目的。

（6）根据题意，CuCl与K2Cr2O7发生氧化还原反应，K2CnO7被还原为C*',则 bmLamol匚甌皿了溶液发生

1

反应时，转移电子的物质的量是ab X 10 3X 2 X 3 mol=6ab X lO mol, Cu会被氧化为C『，根据得失电

_

子守恒,CuCl的物质的量是6abX10 mol,则样品中CuCl的 质量分数=（6abX10molX99.5 g ? mol'^/mgX 100%=0.

597ab/mX 100%o 答案：（l）CuSOH或温度低溶解速度慢、温度过高鞍盐分解 (2) 2CU2++S Oa +2C1 _+H2O^=2CUC 1 I +SO：°+2『 (3) 硫酸

(4) 醇洗有利于加快去除CuCl表面水分，防止其水解氧化

⑸B、D

(6)0. 597ab/mX100%

【加固训练】(2016 ?九江模拟)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。从酸性电镀液(主要含Cu2\\ Fe34)?P制备氯化亚铜的工艺流

程图如下:

铁粉

金属离子含量与混合液pH、CuCl产率与混合液pH的关系如下图所示:

CuCl产率(％)

-o-Cu2*的浓度

Y- Fc糾的浓度 4 CuCl产率

请回答下列问题：

(1) 酸浸时发生反应的离子方程式是 _____________________________________ (2) 铁粉、氯化钠、硫酸铜在溶液中反应生成CuCl的离子方程式为 ___________

析出CuCl晶体时的最佳pH在 ____________ 左右。

(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°C干燥2 h、冷却密封包

装。70°C真空干燥、密封包装的目的是 _________________________

_________________________________________________________________________________ O

(4) 产品滤出时所得滤液的主要成分是 _______ ___________________ o

若想从滤液中获取FeSO4?7H20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

【解析】(1)酸性电镀废液经碱处理后过滤所得的电镀污泥的主要成分是Cu(0Il)2和Fe(0Il)3, 酸浸时控制PH二4的目的是只溶解电镀污泥中的Cu(0II)2 ,离子方程式为 Cu (OH) 2+2氏^=(：屮+2 出0。

(2) 铁粉、氯化钠、硫酸铜在溶液中反应生成CuCl的离子方程式为2Cu2++2Cr+Fe_2CuCl I +F『，因在pH二3时，CuCl的产率最髙，故析岀CuCl晶体时的最佳pH在3左右。

(3) 因CuCl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，故析出的CuCl晶 体要

立即用无水乙醇洗涤，70°C真空干燥、密封包装，以加快乙醇和水的蒸发，防止CuCl被 空气氧化。

(4) 滤出产品CuCl后所得滤液的主要成分是NazSO；和FeSO4,若想从滤液中获取EcSO, ? 7H20 晶体，

则需要知道不同温度下硫酸钠和硫酸亚铁的溶解度，以便选择采用蒸发结晶还是降温 结晶将两者分离开來。

⑸在制取CuCl的过程中，铁粉作还原剂，也S0：「也冇较强的还原性，若将铁粉换成亚硫酸钠, 则制取氯化亚铜的化学方程式为2CuS0,+Na2S03+2NaC 1 +H20^2CuC 1 I +2Na2S0.1+H,S01；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的目的是既能屮和反应生成的 H ,促使平衡向右移动，提高CuCl的产率，又能避免0H浓度过大时，使与0H结合生成氢 氧化亚铜，降低CuCl的产率。 答案：(1) Cu (OH) 2+2H+^CU2++2H20

(2) 2Cu2++2Cr+Fe^=2CuCl I +Fe2+ 3

(3) 加快乙醇和水的蒸发，防止CuCl被空气氧化 (4) Na2S04和FeSO,不同温度下硫酸钠和硫酸亚铁的溶解度

(5) 2CuS0l+Na2S03+2NaCl+H20：=2CuCl I +2Na2S04+H2S04 Oil 能中和反应中的 H+,有利于平衡向 右移动，提

高CuCl的产率；同时又能避免01「浓度过大时，C1与01「结合生成氢氧化亚铜降低 CuCl的产率

3. (12分)(2016?忻州模拟)侯氏制碱法的生产流程可表示如下，请冋答下列问题：