Question

10．某研究小组用粗铜（含杂质Fe）按下述流程制备氯化铜晶体（CuCl₂•2H₂O）．

（1）实验室采用如下图所示的装置，可将反应①粗铜与Cl₂反应转化为固体1（部分仪器和夹持装置已略去）．

①仪器A的名称是分液漏斗．
②连接好装置后，加入药品前，应该进行的实验操作是检验装置气密性．
③装置B中发生反应的离子方程式是MnO₂+4H⁺+2Cl^- $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O．
④有同学认为应在浓硫酸洗气瓶前增加吸收HCl的装置，你认为是否必要（填“是”或“否”）否．
⑤虚线内缺少实验装置，请你画出装置图，标明药品名称．
（2）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）cd．
a．NaOH   b．NH₃•H₂O   c．CuO   d．Cu₂（OH）₂CO₃   e．CuSO₄
操作①的名称是过滤．
（3）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：在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                     黄色
取氯化铜晶体配制成蓝绿色溶液Y，进行如下实验，其中能够证明CuCl₂溶液中有上述转化关系的是（填序号）abc．
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
（4）操作②需在氯化氢气流中经过加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥．

Answer 1

分析 粗铜中含有Fe，与氯气反应生成CuCl₂和FeCl₃，调节溶液pH，使FeCl₃发生水解生成Fe（OH）₃沉淀而除去，则加入的物质应不能引入新杂质，可为Cu₂（OH）₂CO₃、CuO、CuCO₃等物质，得到的溶液2为溶液CuCl₂，经蒸发浓缩，冷却结晶可得到CuCl₂晶体；实验室用二氧化锰与浓盐酸发生反应生成氯化锰、氯气、水，反应离子方程式为MnO₂+4H⁺+2Cl^- $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O，含有HCl、H₂O等杂质，通过浓硫酸进行干燥后与铜反应，
（1）①仪器A是分液漏斗；
②制备气体，应首先检验装置的气密性；
③装置B中制取氯气，二氧化锰与浓盐酸发生反应生成氯化锰、氯气、水；
④HCl对反应没有影响；
⑤氯气有毒，尾气需进行处理，氯气和碱反应生成无毒物质，所以用碱液吸收尾气；
（2）由工艺流程可知，加入试剂X用于调节pH以除去杂质，主要将铁离子转化为氢氧化铁沉淀，不能引入新杂质；固体液体分离用过滤；
（3）根据平衡移动原理分析；
（4）氯化铜中的金属铜离子易水解，在氯化氢气流中可以抑制氯化铜水解，经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤干燥得到CuCl₂•2H₂O晶体．

解答 解：（1）①仪器A是分液漏斗，向烧瓶中滴加盐酸制取氯气，
故答案为：分液漏斗；
②制备气体，不能漏气，所以连接好装置后，加入药品前，应该进行的实验操作是应首先检验装置的气密性，
故答案为：检验装置气密性；
③装置B中制取氯气，二氧化锰与浓盐酸发生反应生成氯化锰、氯气、水，反应离子方程式为MnO₂+4H⁺+2Cl^- $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O，
故答案为：MnO₂+4H⁺+2Cl^- $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
④HCl对反应没有影响，不需要在浓硫酸洗气瓶前增加吸收HCl的装置，
故答案为：否；
⑤反应后尾气含有氯气，不能直接排放到空气中，应用NaOH溶液进行尾气的吸收，如图，
故答案为：；
（2）由工艺流程可知，加入试剂X用于调节pH以除去杂质，且不能引入新杂质．
a．NaOH引入杂质钠离子，故a错误；
b．NH₃•H₂O 引入铵根离子，故b错误；
c．CuO可以调节pH值，除去杂质，过量的CuO过滤除去，不引入杂质，故c正确；
d．Cu₂（OH）₂CO₃ 可以调节PH值，除去杂质，过量的Cu₂（OH）₂CO₃过滤除去，不引入杂质，故d正确；
e．CuSO₄不能调节pH值，引入硫酸根离子，故e错误；
从溶液中分离出固体，通过过滤得到的溶液2为溶液CuCl₂，
故答案为：cd；过滤；
（3）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．
（4）氯化铜为强酸弱碱盐，盐中的金属铜离子易水解，在氯化氢气流中可以抑制氯化铜水解，两水合氯化铜受热易失去结晶水，所以经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤干燥得到CuCl₂•2H₂O晶体，
故答案为：冷却结晶．

点评 本题考查学生对工艺流程理解、实验装置的理解、平衡移动、物质分离提纯等，题目难度中等，有助于培养学生基本扎实的基础与综合运用能力，注意CuCl₂•2H₂O晶体需冷却结晶为易错点．