Question

3．实验室中以粗铜（含杂质）为原料，某种制备铜的氯化物的流程如图1：

按要求回答下列问题：
（1）操作①的所用到的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒、烧杯．
（2）上述流程中，所得固体1需要加稀盐酸溶解，其理由是抑制氯化铜、氯化铁水解；溶液1可加试剂X用于调节pH以除去杂质，X可选用下列试剂中的（填序号）C．
a．NaOH      b．NH₃•H₂O       c．CuO      d．CuSO₄
（3）反应②是向溶液2中通入一定量的SO₂，加热一段时间后生成CuCl白色沉淀．写出制备CuCl的离子方程式：2Cu²⁺+2Cl^-+SO₂+2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuCl↓+4H⁺+SO₄^2-．
（4）现用如图2所示的实验仪器及药品来制备纯净、干燥的氯气并与粗铜反应（铁架台、铁夹省略）．

①按气流方向连接各仪器接口顺序是：a→d、e→h、i→f、g→b．实验中大试管加热前要进行一步重要操作，其操作是通入一段时间的氯气，将装置中的空气排尽．
②反应时，盛粗铜粉的试管中的现象是产生大量棕黄色烟．
（5）在溶液2转化为CuCl₂•2H₂O的操作过程中，发现溶液颜色由蓝色变为绿色．小组同学欲探究其原因．已知：氯化铜溶液中有如下转化关系：
Cu（H₂O）₄²⁺（aq）+4Cl^-（aq）?CuCl₄^2-（aq）+4H₂O（l）
   蓝色                         绿色
该同学取氯化铜晶体配成蓝绿色溶液Y，进行如下实验，其中能证明溶液中有上述转化关系的是abc（填序号）．
a．将Y稀释，发现溶液呈蓝色           b．在Y中加入CuCl₂晶体，溶液变为绿色
c．在Y中加入NaCl固体，溶液变为绿色   d．取Y进行电解，溶液颜色最终消失．

Answer 1

分析 粗铜（含杂质Fe）与氯气反应生成氯化铁和氯化铜，加稀盐酸溶解，形成氯化铁和氯化铜溶液，再加CuO或氢氧化铜等调节pH，使铁离子转化为氢氧化铁沉淀，过滤得到的固体2为氢氧化铁，溶液2为氯化铜溶液，通入二氧化硫，二氧化硫与铜离子发生氧化还原反应生成CuCl，氯化铜溶液在HCl氛围中蒸发结晶得到CuCl₂•2H₂O．
（1）操作①为过滤，过滤操作需要玻璃仪器为：漏斗、玻璃棒、烧杯；
（2）氯化铜、氯化铁中的金属离子易水解，加入过量的酸可以抑制氯化铜、氯化铁水解；用于调节pH以除去溶液1杂质可加试剂具有与酸反应，且不引入Cu²⁺之外的离子；
（3）铜离子是氧化剂，SO₂是还原剂，反应生成CuCl白色沉淀和SO₄^2-；
（4）①KMnO₄与浓盐酸制取的Cl₂含有HCl和H₂O，用饱和食盐水除去HCl，用浓硫酸除去H₂O，然后Cl₂与Cu反应，最后用NaOH溶液吸收未反应的Cl₂，防止污染空气；应先制备氯气，通一段时间排出装置中空气，防止铜被氧气氧化；
②Cu与Cl₂反应产生大量棕黄色烟（CuCl₂）；
（5）根据平衡移动原理分析．

解答 解：粗铜（含杂质Fe）与氯气反应生成氯化铁和氯化铜，加稀盐酸溶解，形成氯化铁和氯化铜溶液，同时抑制氯化铜、氯化铁水解，溶液1中加入X调节溶液pH，得到溶液乙，经过系列操作得到CuCl₂•2H₂O，故溶液2为CuCl₂溶液，则调节pH目的是使溶液中铁离子转化为Fe（OH）₃沉淀，过滤除去，试剂X可以为CuO、氢氧化铜等，结合题目信息可知，氯化铜溶液，加少量盐酸，抑制氯化铜水解，再蒸发浓缩、冷却结晶得到CuCl₂•2H₂O，再经过过滤、洗涤、干燥得到纯净的晶体．
（1）铁离子转化为氢氧化铁沉淀，过滤得到的固体2为氢氧化铁，所以操作①为过滤，过滤时需要制作过滤器的漏斗、固定仪器的铁架台、引流用的玻璃棒、承接滤液的烧杯，所以用到的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒、烧杯，
故答案为：漏斗、玻璃棒、烧杯；
（2）氯化铜、氯化铁中的金属离子易水解，直接用水溶液配制溶液会产生浑浊，所以加入过量的酸来溶解氯化铜、氯化铁，以抑制氯化铜、氯化铁水解；用于调节pH以除去溶液1杂质可加试剂具有与酸反应，且不引入Cu²⁺之外的离子，硫酸铜与氢离子不反应，不选，故用CuO或Cu₂（OH）或Cu₂（OH）₂CO₃，
故答案为：抑制氯化铜、氯化铁水解；c；
（3）根据信息可知：在加热条件下，SO₂与铜离子反应生成CuCl白色沉淀和SO₄^2-，其反应的离子方程式为：2Cu²⁺+2Cl^-+SO₂+2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuCl↓+4H⁺+SO₄^2-；
故答案为：2Cu²⁺+2Cl^-+SO₂+2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuCl↓+4H⁺+SO₄^2-；
（4）①仪器连接顺序：Cl₂发生装置→除去HCl气体装置→干燥装置→制备装置→多余Cl₂处理装置，KMnO₄与浓盐酸制取的Cl₂含有HCl和H₂O，用饱和食盐水除去HCl，用浓硫酸除去H₂O，然后Cl₂与Cu反应，最后用NaOH溶液吸收未反应的Cl₂，防止污染空气，所以按气流方向各仪器接口顺序是：a→d、e→h、i→f、g→b，应先制备氯气，通入一段时间的氯气，排出装置中空气，防止铜被氧气氧化，
故答案为：d、e、h、i、f、g、b；通入一段时间的氯气，将装置中的空气排尽；
②Cu与Cl₂反应产生大量棕黄色烟（CuCl₂），则反应时盛粗铜粉的试管中的现象是产生大量棕黄色烟；
故答案为：产生大量棕黄色烟；
（5）a．将Y稀释，平衡向作反应移动，溶液呈蓝色，可以能够证明CuCl₂溶液中转化关系，故a正确；
b．在Y中加入CuCl₂晶体，溶液中Cu（H₂O）₄²⁺浓度增大，平衡向右移动，溶液变为绿色，可以能够证明CuCl₂溶液中转化关系，故b正确；
c．在Y中加入NaCl固体，溶液中氯离子浓度增大，平衡向右移动，溶液变为绿色，可以能够证明CuCl₂溶液中转化关系，故c正确；
d．取Y进行电解，铜离子放电，溶液颜色最终消失，不能可以能够证明CuCl₂溶液中转化关系，故d错误．
故选：abc．

点评 本题考查实验制备方案，涉及对装置的分析评价、物质的分离提纯、对操作的分析评价、含量测定等，注意对题目信息的提取应用，侧重考查学生分析解决问题的能力、知识迁移运用能力，题目难度较大．