题目内容
7.氯化铜、氯化亚铜是重要的化工原料,可用作有机合成催化剂.I.实验室中以粗铜(含杂质铁)为原料制备铜的氯化物.现用如图1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、酒精灯已省略).
请回答:
(1)装置A中仪器Z的名称为圆底烧瓶.
(2)按气流方向连接各仪器,接口顺序为:a→d、e→h、i→f、g→b.
(3)简述检验装置A气密性的操作:利用止水夹夹住导气管的橡皮管,从长颈漏斗中加水至漏斗内外形成液面高度差,一段时间内,液面高度差不变,说明气密性良好.
(4)D中发生反应的化学方程式为Cu+Cl2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuCl2、2Fe+3Cl2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl3.
(5)反应后,装置B中溶液具有漂白、消毒作用,若用钢铁(含Fe、C)制品盛装该溶液会发生电化学腐蚀,钢铁制品表面生成红褐色沉淀,溶液会失去漂白、杀菌消毒功效.该电化学腐蚀过程中正极反应式为ClO-+2e-+H2O=Cl-+2OH-.
Ⅱ.将上述实验制得的固体产物按如图2的流程操作,请回答:
(1)用稀盐酸溶解固体的原因为抑制Cu2+、Fe3+水解.
(2)已知CuCl难溶于水,由溶液2制CuCl的离子方程式为:2Cu2++2Cl-+SO2+2H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuCl↓+4H++SO42-.
(3)用下面的方法测定固体产物中的CuCl2的质量分数:
取2.00mL溶液2转移到锥形瓶中,再加入过量的20%KI溶液,再滴入几滴淀粉溶液.用0.200mol/LNa2S2O3标准溶液滴定.反应原理为2Cu2++4I-═2CuI↓+I2、I2+2S2O32-═S4O62-+2I-.重复滴定3次,平均消耗Na2S2O3标准溶液20.00mL,则固体产物中CuCl2的质量分数为83.1%.(保留三位有效数字)
分析 I.(1)仪器A为圆底烧瓶;
(2)KMnO4与浓盐酸制取的Cl2含有HCl和H2O,用饱和食盐水除去HCl,用浓硫酸除去H2O,然后Cl2与Cu反应,最后用NaOH溶液吸收未反应的Cl2,防止污染空气;
(3)利用止水夹夹住导气管的橡皮管,从长颈漏斗中加水至漏斗内外形成液面高度差,一段时间内,液面高度差不变,说明气密性良好;
(4)D中发生反应有:氯气与Cu反应生成氯化铜,与Fe反应生成氯化铁;
(5)装置B吸收未反应的氯气,反应生成NaCl、NaClO,NaClO具有漂白性,钢铁制品表面生成红褐色沉淀、溶液会失去漂白、杀菌消毒功效,说明ClO-在正极上得电子,发生还原反应生产Cl-,由于为碱性条件,还生成OH-,
Ⅱ.粗铜含有Fe,制备的CuCl2中含有FeCl3,CuCl2和FeCl3均为强酸弱碱盐,能发生水解反应,水解产物均有HCl,加稀盐酸溶解,能抑制氯化铜、氯化铁水解,加入氢氧化钠溶液,消耗溶液中H+,调节pH使杂质Fe3+转化为沉淀而除去,溶液2含有CuCl2,通入一定量的SO2,生成沉淀CuCl,发生氧化还原反应,SO2为还原剂,被氧化为SO42?;
(3)由2Cu2++4I-=2CuI↓+I2、I2+2S2O32-=S4O42-+2I-,可得关系式2n(ClCl2)~I2~2n(S2O32-),据此计算200mL溶液中n(ClCl2),进而计算ClCl2的质量分数.
解答 解:I.(1)仪器A为圆底烧瓶,故答案为:圆底烧瓶;
(2)KMnO4与浓盐酸制取的Cl2含有HCl和H2O,用饱和食盐水除去HCl,用浓硫酸除去H2O,然后Cl2与Cu反应,最后用NaOH溶液吸收未反应的Cl2,防止污染空气,故按气流方向连接仪器接口顺序为a→d、e→h、i→f、g→b,故答案为:d;e;h;i;f;g;b;
(3)检验A装置气密性方法为:利用止水夹夹住导气管的橡皮管,从长颈漏斗中加水至漏斗内外形成液面高度差,一段时间内,液面高度差不变,说明气密性良好,
故答案为:利用止水夹夹住导气管的橡皮管,从长颈漏斗中加水至漏斗内外形成液面高度差,一段时间内,液面高度差不变,说明气密性良好;
(4)D中发生反应有:氯气与Cu反应生成氯化铜,与Fe反应生成氯化铁,反应方程式为:Cu+Cl2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuCl2、2Fe+3Cl2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl3,
故答案为:Cu+Cl2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuCl2、2Fe+3Cl2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl3;
(5)装置B吸收未反应的氯气,反应生成NaCl、NaClO,NaClO具有漂白性,钢铁制品表面生成红褐色沉淀、溶液会失去漂白、杀菌消毒功效,说明ClO-在正极上得电子,发生还原反应生产Cl-,由于为碱性条件,还生成OH-,该电化学腐蚀过程中正极反应式为:ClO-+2e-+H2O=Cl-+2OH-,故答案为:ClO-+2e-+H2O=Cl-+2OH-;
Ⅱ.粗铜含有Fe,制备的CuCl2中含有FeCl3,CuCl2和FeCl3均为强酸弱碱盐,能发生水解反应,水解产物均有HCl,加稀盐酸溶解,能抑制氯化铜、氯化铁水解,加入氢氧化钠溶液,消耗溶液中H+,调节pH使杂质Fe3+转化为沉淀而除去,溶液2含有CuCl2,通入一定量的SO2,生成沉淀CuCl,发生氧化还原反应,SO2为还原剂,被氧化为SO42?,
(1)由上述分析可知,用稀盐酸溶解固体的原因是:抑制Cu2+、Fe3+水解,故答案为:抑制Cu2+、Fe3+水解;
(2)溶液2含有CuCl2,通入一定量的SO2,生成沉淀CuCl,发生氧化还原反应,SO2为还原剂,被氧化为SO42?,反应离子方程式为:2Cu2++2Cl-+SO2+2H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuCl↓+4H++SO42-,故答案为:2Cu2++2Cl-+SO2+2H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuCl↓+4H++SO42-;
(3)由2Cu2++4I-=2CuI↓+I2、I2+2S2O32-=S4O42-+2I-,可得关系式2n(ClCl2)~I2~2n(S2O32-),故200mL溶液中n(ClCl2)=n(S2O32-)=0.02L×0.2mol/L×$\frac{200mL}{2mL}$=0.4mol,则样品中m(ClCl2)=0.4mol×135g/mol=54g,则ClCl2的质量分数为$\frac{54g}{65g}$×100%=83.1%,故答案为:83.1%.
点评 本题考查物质的制备实验方案、化学工艺流程,涉及对装置及操作的分析评价、气密性检验、电化学腐蚀、滴定计算等,侧重于基础知识的综合应用,难度中等.
| A. | 迷迭香酸的分子式为C18H15O8 | |
| B. | 迷迭香酸可以发生加成、取代、显色反应 | |
| C. | lmol迷迭香酸跟H2反应,最多消耗6mol H2 | |
| D. | lmol迷迭香酸在NaOH溶液中反应,最多消耗5mol NaOH |
| A. | 沸点HBr>HCl,则同族元素氢化物沸点HCl>HF | |
| B. | Fe3O4可表示为FeO•Fe2O3,则Pb3O4可表示为PbO•Pb2O3 | |
| C. | CO2与Na2O2反应只生成Na2CO3和O2,故SO2与Na2O2反应也只生成Na2SO3和O2 | |
| D. | SiO2能形成原子晶体,一定条件下CO2也能形成原子晶体 |
| A. | 右列图标均与燃烧和爆炸有关 | |
| B. | 棉、麻、蚕丝、羊毛及合成纤维都属于纤维,但均不含纤维素 | |
| C. | 科学家用单个分子制成了“纳米车”,它能在人工操纵下运输药物分子到病源处释放以杀死癌细胞.“纳米车”说明在一定条件下,分子的热运动须在人工操纵下才能进行 | |
| D. | 捕获工业排放的CO2,既能降低地球的温室效应又能用来合成聚碳酸酯可降解塑料,实现碳的循环利用 |
| A. | 甲有可能是AlO2- 也有可能是Al3+ | |
| B. | 若乙为无色无味气体,则甲一定是CO32- | |
| C. | 若甲是具有刺激性气味的气体,则甲、乙具有相同的电子数 | |
| D. | 若甲、乙均为离子,甲、乙两种离子在同一溶液中一定不能大量共存 |
| A. | 分液时,水溶液一定从下口放出 | |
| B. | 蒸馏时,如果温度计水银球下端高于蒸馏烧瓶支管口上沿,收集到的馏分沸点偏高 | |
| C. | 滴定时,左手控制滴定管活塞,右手握持锥形瓶,边滴边振荡,眼睛注视滴定管中的液面 | |
| D. | 量取20.0mL浓硫酸时,俯视读数,所取液体体积偏大 |