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.

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