Question

17．氯化铜是一种广泛用于生产颜料、用木材防腐剂的化工产品．某研究性学习小组用粗铜（含杂质Fe）按下述流程制备氯化铜晶体．

（l）固体A用稀盐酸溶解而不用水溶解的原因是抑制Cu²⁺、Fe³⁺等离子发生水解反应．
（2）加试剂X用于调节pH以除去杂质，X可选用下列试剂中的c、d（填序号）．
a．NaOH     b．NH₃•H₂O     c．CuO     d．Cu（OH）₂   e．CuSO₄
（3）滤液B经一系列操作可得氯化铜晶体，操作的程序依次为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、自然干燥．
（4）实验室采用如图所示装置，可使粗铜与Cl₂反应转化为固体A（部分加热仪器和夹持装置已略去）．

①该装置中仪器a的名称是圆底烧瓶，其中发生反应的离子方程式是MnO₂+4H⁺+2Cl₂$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O．
②有同学认为应在浓硫酸洗气瓶前增加吸收HCI的装置，你认为是否必要？否（填“是”或“否”）．
③该装置存在一定的安全隐患，消除该安全隐患的措施是在装置C和D之间连接一个防倒吸装置．

Answer 1

分析 粗铜为Fe、Cu的混合物，与氯气反应生成固体1的主要成分为CuCl₂和FeCl₃，实验室采用如图2所示的装置制取固体l，制备原理为二氧化锰和浓盐酸在加热条件下反应生成氯气，应浓硫酸干燥后与粗铜在加热条件下反应生成CuCl₂和FeCl₃，多于的氯气用氢氧化钠溶液吸收，以防污染空气，反应生成氯化铜、氯化铁，加入稀盐酸溶解得到溶液，加入含铜的化合物调节溶液PH沉淀铁离子，得到铜离子的溶液，蒸发冷却析出晶体，据此可解答；
（1）易水解的盐溶液的配制要防止其发生水解；
（2）Fe³⁺水解产生氢氧化铁，选择试剂要消耗H+，促进其水解生成氢氧化铁沉淀而进行分离，注意不能引入新的杂质，只能选择铜的化合物；
（3）溶液中析出晶体的实验操作是蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到；
（4）①结合常见的化学仪器，可确定a的仪器名称，实验室利用二氧化锰和浓盐酸混合加热制氯气；
②氯气中混有HCl，在干燥情况下不与铁、铜反应，不影响实验结果；
③产物氯化铜、氯化铁易水解，C和D之间无干燥装置，D中可能有水汽进入C中．

解答 解：（1）固体1加入稀盐酸溶解的原因是，易水解的盐溶液的配制要防止其发生水解，加入稀盐酸抑制氯化铁、氯化铜水解；
故答案为：抑制Cu²⁺、Fe³⁺等离子发生水解反应；
（2）①Fe³⁺水解产生氢氧化铁，选择试剂要消耗H⁺，促进其水解生成氢氧化铁沉淀而进行分离，注意不能引入新的杂质，只能选择与氢离子反应的铜的化合物；
a．NaOH 会引入钠离子杂质，故a不符合；
b．NH₃•H₂O 加入反应会引入铵根离子，故b不符合；
c．CuO和氢离子反应不引入新的杂质，故c符合；
d．Cu（OH）₂和氢离子反应不引入新的杂质，故d符合；
e．CuSO₄ 加入会引入硫酸根离子杂质，不能调节溶液PH，故e不符合；
故答案为：c、d；
（3）溶液中析出晶体的实验操作是蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到，溶液2转化为晶体的主要操作是蒸发蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤；
故答案为：蒸发浓缩；冷却结晶；
（4）①由装置图可知a为圆底烧瓶，二氧化锰和浓盐酸在加热条件下反应生成氯气，反应的离子方程式为MnO₂+4H⁺+2Cl₂$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O，
故答案为：圆底烧瓶；MnO₂+4H⁺+2Cl₂$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
②因氯化氢在干燥的情况下不与铁、铜反应，不影响实验结果，无需除HCl，故答案为：否；
③防止D中水气进入C中，造成氯化铜和氯化铁水解，在装置C和D之间连接一个防倒吸装置，故答案为：在装置C和D之间连接一个防倒吸装置．

点评 本题考查了物质分离提纯实验方法和设计，主要是物质性质的理解应用，掌握基础是关键，题目难度中等．