Question

高氯酸铜易溶于水，在130℃时会发生分解反应，是一种燃烧催化剂。以食盐等为原料制备高氯酸铜[Cu(ClO₄)₂·6H₂O]的一种工艺流程如下:

(1)发生“电解I”时，所用的交换膜是_______________(填“阳离子交换膜”或“阴离子交换膜”)。

(2)歧化反应是同一种物质中同种元素自身的氧化还原反应，已知上述工艺流程中“歧化反应”的产物之一为NaClO₃。

①“歧化反应”的化学方程式为____________________________。

②“歧化反应”阶段所采用的不同温度对产率影响的结果如图所示。则该反应最适宜的温度是___。

(3)“电解II”的阳极产物为______________(填离子符号)。

(4)操作a的操作名称是_______，该流程中可循环利用的物质是_____________(填化学式)。

(5)用该工艺流程制备高氯酸铜时，若起始时NaCl的质量为at，最终制得的Cu(ClO₄)₂·6H₂O为bt，则产率为__________(用含a、b的代数式表示)。

Answer

阳离子交换膜 3Na2CO3+3Cl25NaCl+NaC1O3+3CO2 60℃ ClO4- 蒸发浓缩 NaCl (702b/371a)×100%

【解析】以食盐等为原料制备高氯酸铜[Cu(C1O4)2•6H2O]，则生成产物应生成高氯酸钠，电解氯化钠溶液生成氢氧化钠、氢气和氯气，“歧化反应”时，高氯酸钠与碳酸钠溶液发生歧化反应，生成的产物之一为NaClO3 ，同时生成二氧化碳气体，通电电解，溶液其中氯酸根离子失电子发生氧化反应生成高氯酸根离子，加入盐酸，过滤除去氯化钠晶体，得到60%以上的高氯酸，“反应II”阶段，Cu2(OH)2CO3与HClO4反应经过一系列操作后得到蓝色Cu(ClO4)2溶液。

(1)“电解I”所发生的反应是电解氯化钠溶液生成氢氧化钠、氢气和氯气，反应的离子方程式为：2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑，需要防止氢氧根离子与氯气反应，因此选择阳离子交换膜，故答案为：阳离子交换膜；

(2)①“歧化反应”时，氯气通入碳酸钠溶液发生反应，生成的产物之一为NaClO3同时生成二氧化碳气体，歧化反应的化学方程式为3Na2CO3+3Cl25NaCl+NaC1O3+3CO2，故答案为：3Na2CO3+3Cl25NaCl+NaC1O3+3CO2；

②图象分析可知60°C产率最高，则该反应最适宜的温度是：60°C，故答案为：60℃；

(3) 通电电解，溶液其中氯酸根离子失电子发生氧化反应在阳极生成高氯酸根离子，“电解II”的阳极产物为ClO4-，故答案为：ClO4-；

(4) 加入盐酸，过滤除去氯化钠晶体，通过蒸发浓缩即可得到60%以上的高氯酸；该流程中可循环利用的物质是NaCl，故答案为：蒸发浓缩；NaCl；

(5)根据流程图，氯化钠电解生成的氯气与碳酸钠反应生成NaC1O3和NaCl，电解后NaC1O3变成NaC1O4，加入盐酸反应生成HC1O4，最后与Cu2(OH)2CO3反应生成Cu(ClO4)2·6H2O

假设起始是氯化钠为6mol，则生成的氯气为3mol，得到1molNaC1O3，根据氯元素守恒最终得到0.5molCu(ClO4)2·6H2O，因此产率=×100%=×100%，故答案为： ×100%。