题目内容

4．已知含铜离子的颜色主要有Cu（H2O）42+（蓝色）、CuCl42-（黄色）、Cu（NH3）42+（深蓝色）等．
（1）16g铜在足量的氯气中燃烧生成固体产物放出的热量为56.8kJ．写出铜在氯气中燃烧的热化学方程式为Cu（s）+Cl2═CuCl2（s）△H=-227.2kJ/mol．
（2）向氯化铜溶液中滴加氨水至过量，最终生成Cu（NH3）42+，观察到的现象是蓝色溶液中逐渐产生蓝色沉淀，随后沉淀逐渐溶解，最终变成深蓝色溶液．
（3）CuCl2溶液中的铜主要以Cu（H2O）42+、CuCl42-形式存在，将CuCl2溶于浓盐酸中，存在下列平衡：Cu（H2O）42+（aq）+4Cl-（aq）?CuCl42- （aq）+4H2O（l）△H＜0
①该反应的平衡常数表达式为K=$\frac{c（CuC{l}_{4}^{2-}）}{{c}^{4}（C{l}^{-}）c[Cu（{H}_{2}O）_{4}^{2+}]}$．
②常温下，测定平衡体系中：Cu（H2O）42+浓度为a mol•L-1、Cl-浓度为b mol•L-1、CuCl42-浓度为c mol•L-1，Cl-的转化率为$\frac{4c}{b+4c}×100%$（用含a、b、c的字母表示）．
③将c1mol•L-1CuCl2溶液和c2mol•L-1 HCl溶液等体积混合，测得混合溶液中c（Cl-）与温度T的关系如图所示．简述温度高于T1 K时，随着温度升高，c（Cl-）增大的原因温度升高，CuCl42-解离生成Cu（H2O）42+和Cl-．
④用惰性电极电解浓度较大CuCl2溶液，阳极的电极反应式为Cu2++2e-=Cu，当电解到一定程度，阴极附近出现蓝色Cu（OH）2絮状物．常温下，经测定阴极附近溶液的pH=m，此时阴极附近c（Cu2+）=2.2×108-2m mol•L-1 （已知：Cu（OH）2的Ksp=2.2×10-20）．

分析 （1）Cu在足量Cl2中燃烧生成CuCl2，16gCu的物质的量为0.25mol；
（2）向氯化铜溶液中滴加氨水至过量，最终生成Cu（NH3）42+，反应先生成蓝色Cu（OH）2沉淀，然后沉淀溶解生成深蓝色溶液，其中含有Cu（NH3）42+；
（3）①反应为：Cu（H2O）42+（aq）+4Cl-（aq）?CuCl42- （aq）+4H2O（l），化学平衡常数表达式中应列入离子的系数次幂；
②根据反应方程式计算Cl-的起始浓度，转化的浓度与起始浓度的比值的百分数即为平衡转化率；
③c1mol/LCuCl2溶液和c2mol/L HCl溶液等体积混合，反应产生CuCl42-，高于T1 K时，随着温度升高，溶液中c（Cl-）增大，考虑CuCl42-的解离；
④用惰性电极电解浓度较大CuCl2溶液，阳极为物质得到电子，发生还原反应，当电解到一定程度，阴极附近出现蓝色Cu（OH）2絮状物，常温下测得阴极附近溶液的pH=m，根据溶度积常数计算阴极附近c（Cu2+）．

解答 解：（1）Cu在足量Cl2中燃烧生成CuCl2，16gCu的物质的量为0.25mol，则1molCu反应放出热量227.2kJ/mol，
则铜在氯气中燃烧的热化学方程式为：Cu（s）+Cl2═CuCl2（s）△H=-227.2kJ/mol，
故答案为：Cu（s）+Cl2═CuCl2（s）△H=-227.2kJ/mol；
（2）向氯化铜溶液中滴加氨水至过量，最终生成Cu（NH3）42+，反应先生成蓝色Cu（OH）2沉淀，然后沉淀溶解生成深蓝色溶液，其中含有Cu（NH3）42+，则观察到的现象是：蓝色溶液中逐渐产生蓝色沉淀，随后沉淀逐渐溶解，最终变成深蓝色溶液，
故答案为：蓝色溶液中逐渐产生蓝色沉淀，随后沉淀逐渐溶解，最终变成深蓝色溶液；
（3）①反应为：Cu（H2O）42+（aq）+4Cl-（aq）?CuCl42- （aq）+4H2O（l），则该反应的化学平衡常数为：K=$\frac{c（CuC{l}_{4}^{2-}）}{{c}^{4}（C{l}^{-}）c[Cu（{H}_{2}O）_{4}^{2+}]}$，
故答案为：K=$\frac{c（CuC{l}_{4}^{2-}）}{{c}^{4}（C{l}^{-}）c[Cu（{H}_{2}O）_{4}^{2+}]}$；
②常温下，测定平衡体系中：Cu（H2O）42+浓度为a mol/L、Cl-浓度为b mol/L、CuCl42-浓度为c mol/L，根据反应方程式，则起始时c（Cl-）=（b+4c）mol/L，则Cl-的平衡转化率为α=$\frac{4c}{b+4c}×100%$，
故答案为：$\frac{4c}{b+4c}×100%$；
③c1mol/LCuCl2溶液和c2mol/L HCl溶液等体积混合，反应产生CuCl42-，高于T1 K时，随着温度升高，溶液中c（Cl-）增大，考虑CuCl42-的解离，可能是由于温度升高，导致CuCl42-的解离，
故答案为：温度升高，CuCl42-解离生成Cu（H2O）42+和Cl-；
（4）用惰性电极电解浓度较大CuCl2溶液，阳极为物质得到电子，发生还原反应，则阳极的电极反应式为：Cu2++2e-=Cu，当电解到一定程度，阴极附近出现蓝色Cu（OH）2絮状物，常温下测得阴极附近溶液的pH=m，则c（OH-）=10m-14mol/L，则此时阴极附近c（Cu2+）=$\frac{{K}_{sp}[Cu（OH）_{2}]}{{c}^{2}（O{H}^{-}）}$=$\frac{2.2×1{0}^{-20}}{（1{0}^{m-14}）^{2}}$=2.2×108-2mmol/L，
故答案为：Cu2++2e-=Cu；2.2×108-2m．

点评 本题考查化学原理部分知识，包含配合物的形成，热化学方程式的书写，化学平衡常数的表达式的书写，电化学原理，溶度积常数的计算，均为高频考点，题目难度不大，是基础题．

练习册系列答案
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