Question

（14分）过渡金属的单质及化合物很多有催化性能，氯化铜、氯化亚铜经常用作有机合成催化剂。实验室中用氯气与粗铜（杂质只有Fe）反应，制备铜的氯化物的流程如下。

查阅资料：

氯化亚铜：白色微溶于水，在干燥空气中稳定，受潮则易变蓝到棕色，在热水中迅速水解生成氧化铜水合物而呈红色。

氯化铜：从水溶液中结晶时，在26～42℃得到二水物，在15℃以下得到四水物，在15～25.7℃得到三水物，在42℃以上得到一水物，在100℃得到无水物。

（1）现用如图所示的实验仪器及药品制备纯净、干燥的氯气并与粗铜反应（铁架台、铁夹省略）。

①按气流方向连接各仪器接口顺序是：a→ 、 → h 、i → 、 → 。

②本套装置有两个仪器需要加热，加热的顺序为先 后 ，这样做的目的是 。

（2）分析流程：

①固体甲需要加稀盐酸溶解，其理由是 ；

②溶液甲可加试剂X用于调节pH以除去杂质，X可选用下列试剂中的（填序号） 。

a．NaOH b． NH3·H2O c．CuO d．CuSO4

③完成溶液乙到纯净CuCl2·2H2O晶体的系列操作步骤为：加少量盐酸、蒸发浓缩、 、 、洗涤、干燥。

（3）向溶液乙中加入适当的还原剂（如SO2、N2H4、SnCl2等），并微热得到CuCl沉淀，写出向乙溶液加入N2H4（氧化产物为无毒气体）的离子方程式： 。此反应只能微热的原因是 。

（4）若开始取100g 含铜96%的粗铜与足量Cl2反应，经上述流程只制备CuCl2·2H2O，最终得到干燥产品277g，求制备CuCl2·2H2O的产率 ；（精确到1%）分析出现此情况的主要原因 。

Answer 1

（14分）

（1）①ｄｅ（1分） ｆｇｂ（1分）有一个顺序不对则0分；

②先A后D（1分） 排出空气，防止铜被氧气氧化（1分）

（2）①抑制氯化铜、氯化铁水解（或抑制Cu2+、Fe3+水解）（1分）（只写氯化铁不得分）

②c（1分）；

③冷却到26～42℃结晶（只说冷却结晶不得分）、 过滤（各1分共2分））

（3）4Cu2＋＋4Cl－＋N2H44CuCl↓ + N2↑ ＋4H＋ （2分）（将H+写成N2H5+ 或N2H62+配平正确也可）

微热维持反应发生，温度过高生成氧化铜水合物。（写出CuCl会水解的意思均给分）（1分）

（4）108%（2分） 加入试剂X为CuO生成了CuCl2，使产品增加。（写出在过程中铜元素增加的意思均给分）（1分）

【解析】

试题分析：（1）①氯气用浓盐酸与二氧化锰加热来制取，所以氯气先通过饱和食盐水除去HCl后再干燥，则a接d，e接h，然后通入盛有铜粉的试管中，多余的氯气用氢氧化钠溶液吸收，则i接f，g接b；

②A处加热是产生氯气，D处加热是使反应进行，该过程应排除空气，所以先加热A处酒精灯，排除空气后再加热D处酒精灯；这样做的目的是排出空气，防止铜被氧气氧化；

（2）①粗铜中含有Fe杂质，与氯气反应生成氯化铁和氯化铜，所以加入盐酸使甲溶解，目的是防止铁离子和铜离子发生水解；

②加入X调节溶液的pH，同时不引入新的杂质，所以选择CuO与盐酸反应，a、b会引入杂质，d不能调节溶液的pH，答案选c；

③根据溶液中得到晶体的操作步骤，蒸发浓缩后需冷却结晶，根据题目的信息，26～42℃得到二水物，所以应冷却到26～42℃结晶，然后过滤，否则会得到其他结晶水合物；

（3）乙溶液为氯化铜溶液，向氯化铜溶液加入N2H4（氧化产物为无毒气体），则生成氯化亚铜沉淀和氮气，根据元素守恒，同时有氢离子生成，所以离子方程式是4Cu2＋＋4Cl－＋N2H44CuCl↓ + N2↑ ＋4H＋；因为氯化亚铜在热水中迅速水解生成氧化铜水合物，微热即可维持反应发生，所以此反应只能微热；

（4）100g 含铜96%的粗铜与足量Cl2反应，则Cu的物质的量是100g×96%/64g/mol=1.5mol，则理论制得CuCl2·2H2O的质量是1.5mol×171g/mol=256.5g，则CuCl2·2H2O的产率是277g/256.5g×100%=108%，大于100%，结果偏高，是因为加入CuO调节pH时，使铜离子的质量增加，所以出现此结果。

考点：考查对物质制备流程的分析，产率的计算与误差分析