Question

4．CuCl广泛应用于化工和印染等行业．某研究性学习小组拟热分解CuCl₂•2H₂O制备CuCl，并进行相关探究．
已知：

该小组用如图所示装置进行实验（夹持仪器略）．请回答下列问题：

（1）仪器X的名称是球形干燥管．
（2）实验操作的先后顺序是①→③→④→②→⑤．
①检查装置的气密性后加入药品    ②熄灭酒精灯，冷却
③在“气体入口”处通干燥HCl       ④点燃酒精灯，加热
⑤停止通入HCl，然后通入N₂
（3）在实验过程中，观察到B中物质由白色变为蓝色，C中试纸的颜色变化是石蕊试纸先逐渐变为红色，后褪色．
（4）装置D中发生反应的离子方程式是Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O．
（5）反应结束后，取出CuCl产品进行实验，发现其中含有少量的CuCl₂或CuO杂质，根据资料信息分析：
①若杂质是CuCl₂，则产生的原因是加热时间不足或温度偏低．
②若杂质是CuO，则产生的原因是通入HCl的量不足．
（6）若m克CuCl₂•2H₂O全部转化为CuO（铜元素无损耗），则固体质量减少$\frac{91m}{171}$克（用含m的式子表示）

Answer 1

分析 热分解CuCl₂•2H₂O制备CuCl，为抑制水解，气体入口通入HCl气体，然后加热A处试管，X为球形干燥管，X中无水硫酸铜变蓝，可知CuCl₂•2H₂O分解生成水，又 大于300℃，发生2CuCl₂$\frac{\underline{\;大于300℃\;}}{\;}$2CuCl+Cl₂↑，则 产物中还有Cl₂，所以C中石蕊试纸先逐渐变为红色，后褪色，D中NaOH溶液吸收尾气；取出CuCl产品进行实验，发现其中含有少量的CuCl₂或CuO杂质，混有CuCl₂与温度不够或加热时间不足有关，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，以此来解答．

解答 解：（1）由图及常见的仪器可知，仪器X的名称为球形干燥管，故答案为：球形干燥管；
（2）实验中有气体生成，先检验装置的气密性，且热分解CuCl₂•2H₂O制备CuCl，防止CuCl被氧化和Cu⁺水解所以必须要先赶走装置中的氧气和水蒸气后才加热，且要在HCl气流中加热制备，反应结束后先熄灭酒精灯，应该要继续通入氮气直至装置冷切，所以操作顺序为：①-③-④-②-⑤，
故答案为：③-④-②；
（3）B中有白色变为蓝色，说明有水生成，产物中还有Cl₂，所以C中石蕊试纸先逐渐变为红色，后褪色，
故答案为：石蕊试纸先逐渐变为红色，后褪色；
（4）D中是Cl₂和NaOH反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，反应的离子方程式为Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O，
故答案为：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O；
（5）①由2CuCl₂$\frac{\underline{\;大于300℃\;}}{\;}$2CuCl+Cl₂↑，杂质是CuCl₂说明CuCl₂没有反应完全，分解温度不高，故答案为：加热时间不足或温度偏低；
②杂质是氧化铜，说明CuCl被氧气氧化才产生了CuO，说明装置中有氧气，可能是没有在HCl的氛围中加热或者未等试管冷却就停止通入HCl气体，故答案为：通入HCl的量不足；
（6）若m克CuCl₂•2H₂O全部转化为CuO（铜元素无损耗），根据铜原子守恒，则固体质量减少m-$\frac{m}{171}$×80=$\frac{91m}{171}$，故答案为：$\frac{91m}{171}$．

点评 本题考查物质的制备实验，为高频考点，把握制备实验原理、实验装置的作用、元素化合物知识为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，注意元素化合物与实验相结合的训练，（5）为解答的难点，题目难度中等．