题目内容
【题目】氯化亚铜(CuCl)在生产中广泛用作催化剂、杀菌剂、脱色剂。某兴趣小组采用加热分解氯化铜晶体(CuCl2·xH2O)的方法制备CuCl,其装置如下(夹持仪器省略)。
已知:
完成下列填空:
(1)在实验过程中,可以观察到C中试纸的颜色变化是___________________________。
(2)实验过程中需要全程通入干燥的HCl,其作用是___________________________。
(3)反应结束后,取出CuCl产品进行实验,发现其中含有少量的杂质,根据已知信息
① 若杂质是CuCl2,则产生的原因可能是____________________________________。
② 若杂质是CuO,则产生的原因可能是_____________________________________。
(4)为测定原料CuCl2·xH2O中结晶水的数目x,可采取如下方案:
a.用电子天平称取一定质量氯化铜晶体 b.在______(填仪器名称)中充分灼烧
c.在干燥器中冷却 d.称量所得黑色固体质量
e.重复b ~ d操作直至_____________________
① 完成上述实验操作步骤。
② 若氯化铜晶体质量为3.384 g,最终得到黑色固体质量为1.600 g,则x =________(精确到0.1)。
③ 若称量操作无误,但最终测定结果的相对误差为1.5%,写出可能导致该结果的一种情况。____________________________
【答案】先变红,后褪色 抑制CuCl2的水解,并带走水蒸气 加热时间不足或温度过低 通入HCl的量不足 坩埚 连续两次称量差值不超过0.001 g 1.9 加热时有固体溅出
【解析】
根据已知信息,热分解CuCl2·xH2O制备CuCl,为抑制水解,气体入口需要通入HCl气体,然后加热A处试管,B处球形干燥管中无水硫酸铜变蓝,可以知道CuCl2·xH2O分解生成了水;由于2CuCl2 2CuCl+ Cl2↑,因此C处湿润的蓝色石蕊试纸先变红后褪色,D中NaOH溶液可以吸收尾气,防止污染。据此分析解答。
(1)根据上述分析,在实验过程中,可以观察到C中试纸的颜色变化是先变红,后褪色,故答案为:先变红,后褪色;
(2)根据已知信息,CuCl2·xH2O在加热时能够水解生成碱式氯化铜,实验过程中需要全程通入干燥的HCl,是为了抑制CuCl2的水解,并带走水蒸气,故答案为:抑制CuCl2的水解,并带走水蒸气;
(3)反应结束后,取出CuCl产品进行实验,发现其中含有少量的杂质。
① 若杂质是CuCl2,根据已知信息,CuCl2 转化为CuCl,需要在300℃以上的温度下进行,混有CuCl2与温度不够或加热时间不足有关,故答案为:加热时间不足或温度过低;
② 若杂质是CuO,CuCl2·xH2O在加热时能够水解生成碱式氯化铜,碱式氯化铜加热分解生成氧化铜,因此混有CuO与没有在HCl的氛围中加热或者未等试管冷却就停止通入HCl气体有关,故答案为:通入HCl的量不足;
(4)①测定原料CuCl2·xH2O中结晶水的数目x,可以在坩埚中充分灼烧一定质量氯化铜晶体,在干燥器中冷却,称量所得黑色固体质量,直至连续两次称量差值不超过0.001 g,故答案为:坩埚;连续两次称量差值不超过0.001 g;
②最终得到黑色固体为氧化铜,氧化铜质量为1.600 g,物质的量==0.02mol,根据铜元素守恒,晶体中CuCl2的质量=0.02mol×135g/mol=2.7g,则结晶水的质量=3.384 g-2.7g=0.684g,物质的量==0.038mol,则x===1.9,故答案为:1.9;
③最终测定结果的相对误差为1.5%,说明比实际误差偏大,则可能为加热时有固体溅出等,故答案为:加热时有固体溅出(答案合理即可)。