Question

1．氯化铜、氯化亚铜是重要的化工原料，广泛地用作有机合成催化剂．
Ⅰ．实验室中以粗铜（含杂质Fe）为原料制备铜的氯化物，现用如图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、酒精灯等已省略）．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→j、h→f、g→b
（3）简述检验装置A气密性的操作：用弹簧夹夹住a处橡皮管并关闭分液漏斗的活塞，向分液漏斗中加入较多的水，然后打开分液漏斗的活塞，使水缓缓流下，若分液漏斗中的水不能完全漏下，说明装置气密性好（或在a管处接一导管，并将导管末端插入水中，同时关闭分液漏斗的活塞，用酒精灯给圆底烧瓶微热，若导管末端有气泡冒出，且停止加热恢复室温时，导管末端形成一段小水柱，说明装置气密性好）．
（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所示流程操作，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⁺+SO₄^2-．
（3）用下面的方法测定固体产物中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/L Na₂S₂O₃标准溶液滴定．反应原理为2Cu²⁺+4I^-═2CuI↓+I₂、I₂+2S₂O₃^2-═S₄O₆^2-+2I^-．重复滴定三次，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%．

Answer 1

分析 I．实验室中以粗铜（含杂质Fe）为原料制备铜的氯化物，浓盐酸和高锰酸钾发生反应生成氯气，氯气中混有氯化氢和水，可用饱和食盐水除去氯化氢，用浓硫酸干燥，加热时硬质试管中铜和氯气反应生成氯化铜，用氢氧化钠溶液吸收氯气尾气，防止污染空气，
（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（含杂质Fe）与氯气反应生成氯化铁和氯化铜，加稀盐酸溶解，形成氯化铁和氯化铜溶液，再加CuO或氢氧化铜等调节pH，使铁离子转化为氢氧化铁沉淀，过滤得到的固体为氢氧化铁，溶液2为氯化铜溶液，通入二氧化硫，二氧化硫与铜离子发生氧化还原反应生成CuCl，氯化铜溶液在HCl氛围中蒸发结晶得到CuCl₂•2H₂O；
（3）由2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂、I₂+2S₂O₃^2-=S₄O₄^2-+2I^-，可得关系式2n（ClCl₂）～I₂～2n（S₂O₃^2-），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）根据装置图可知，装置A中仪器Z的名称为圆底烧瓶，
故答案为：圆底烧瓶；
（2）仪器连接顺序：Cl₂发生装置→除去HCl气体装置→干燥装置→制备装置→多余Cl₂处理装置，所以各仪器接口顺序是：a→d、e→j、h→f、g→b；该实验中有有毒气体参加反应，所以实验前要检验装置的气密性；
故答案为：d；e；j；h；f；g；b；
（3）检验装置A的气密性的方法是：用弹簧夹夹住a处橡皮管并关闭分液漏斗的活塞，向分液漏斗中加入较多的水，然后打开分液漏斗的活塞，使水缓缓流下，若分液漏斗中的水不能完全漏下，说明装置气密性好（或在a管处接一导管，并将导管末端插入水中，同时关闭分液漏斗的活塞，用酒精灯给圆底烧瓶微热，若导管末端有气泡冒出，且停止加热恢复室温时，导管末端形成一段小水柱，说明装置气密性好），
故答案为：用弹簧夹夹住a处橡皮管并关闭分液漏斗的活塞，向分液漏斗中加入较多的水，然后打开分液漏斗的活塞，使水缓缓流下，若分液漏斗中的水不能完全漏下，说明装置气密性好（或在a管处接一导管，并将导管末端插入水中，同时关闭分液漏斗的活塞，用酒精灯给圆底烧瓶微热，若导管末端有气泡冒出，且停止加热恢复室温时，导管末端形成一段小水柱，说明装置气密性好）；
（4）硬质试管中发生反应有：氯气与Cu反应生成氯化铜，与Fe反应生成氯化铁，反应方程式分别为：Cu+Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuCl₂、2Fe+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl₃；
故答案为：Cu+Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuCl₂、2Fe+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl₃；
（5）根据题意，装置B中溶液含有次氯酸钠，有强氧化性，所以钢铁（含Fe、C）在该溶液中会被次氯酸根氧化，所以该电化学腐蚀过程中，次氯酸根作氧化剂在正极发生还原反应，正极反应式为ClO^-+2e^-+H₂O═Cl^-+2OH^-，
故答案为：ClO^-+2e^-+H₂O═Cl^-+2OH^-；
Ⅱ．（1）固体中主要是氯化铁和氯化铜，在水溶液中能水解，所以用稀盐酸溶解固体可以抑制其水解，
故答案为：抑制Cu²⁺、Fe³⁺水解；
（2）根据信息可知：在加热条件下，SO₂与铜离子反应生成CuCl白色沉淀和SO₄^2-，其反应的离子方程式为：2Cu²⁺+2Cl^-+SO₂+2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuCl↓+4H⁺+SO₄^2-；
故答案为：2Cu²⁺+2Cl^-+SO₂+2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuCl↓+4H⁺+SO₄^2-；
（3）由2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂、I₂+2S₂O₃^2-=S₄O₄^2-+2I^-，可得关系式2n（ClCl₂）～I₂～2n（S₂O₃^2-），故200mL溶液中n（ClCl₂）=n（S₂O₃^2-）=0.02L×0.2mol/L×$\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．