Question

8．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、酒精灯已省略）．按要求回答下列问题：

（1）按气流方向连接各仪器接口顺序是：a→d、e→j、h→f、g→b．
（2）写出加热时硬质试管中发生化学反应的方程式是Cu+Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuCl₂、2Fe+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl₃．
（3）反应后，盛有NaOH溶液的广口瓶中溶液具有漂白、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．该电化腐蚀过程中正极反应式是ClO^-+2e^-+H₂O=Cl^-+2OH^-．
Ⅱ．将上述实验制得的固体产物按如下流程操作，试回答下列问题：

（1）检验溶液2中是否含有杂质离子的试剂是KSCN溶液；
（2）某同学用实验制得的CuCl₂•2H₂O晶体配制0.1mol•L^-1的CuCl₂溶液，在称量出CuCl₂•2H₂O晶体后，溶解该晶体的具体操作为将称量的晶体置于烧杯中，加入适量的稀盐酸和蒸馏水，用玻璃棒搅拌．
（3）溶液l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）c、e．
a．NaOH    b．NH₃•H₂O    C．CuO  d．CuSO₄    e．Cu₂（OH）₂CO₃
（4）反应②是向溶液2中通入一定量的SO₂，加热一段时间后生成CuCl白色沉淀．写出制备CuCl的离子方程式：2Cu²⁺+2Cl^-+SO₂+2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuCl↓+4H⁺+SO₄^2-．

Answer 1

分析 I．（1）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；实验前要检验装置的气密性；
（2）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；
（3）反应后，盛有NaOH溶液的广口瓶中生成NaClO溶液，正极上ClO^-得电子生成Cl^-；
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2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；
（1）溶液2中若含有杂质离子则是Fe³⁺，用KSCN溶液检验；
（2）配制CuCl₂溶液，要防止铜离子的水解，需要加入适量稀盐酸；
（3）用于调节pH以除去溶液1杂质可加试剂具有与酸反应，且不引入Cu²⁺之外的物质；
（4）根据信息可知：SO₂与铜离子反应生成CuCl白色沉淀和SO₄^2-．

解答 解：I．（1）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；
（2）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{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl₃；
（3）反应后，盛有NaOH溶液的广口瓶中生成NaClO溶液，该溶液具有漂白、消毒作用，若用钢铁（含Fe、C）制品盛装该溶液会发生电化腐蚀，ClO^-得电子作正极生成Cl^-，则正极上的电极方程式为：ClO^-+2e^-+H₂O=Cl^-+2OH^-；
故答案为：ClO^-+2e^-+H₂O=Cl^-+2OH^-；
Ⅱ．（1）由流程图分析可知溶液2中若含有杂质离子则是Fe³⁺，用KSCN溶液检验Fe³⁺，若有Fe³⁺，溶液变红；
故答案为：KSCN溶液；
（2）在配制CuCl₂溶液，要防止铜离子的水解，需要加入适量稀盐酸，配制方法为：将称量的晶体置于烧杯中，加入适量的稀盐酸和蒸馏水，用玻璃棒搅拌；
故答案为：将称量的晶体置于烧杯中，加入适量的稀盐酸和蒸馏水，用玻璃棒搅拌；
（3）用于调节pH以除去溶液1杂质可加试剂具有与酸反应，且不引入Cu²⁺之外的离子，故用CuO或Cu₂（OH）或Cu₂（OH）₂CO₃；
故答案为：c、e；
（4）根据信息可知：在加热条件下，SO₂与铜离子反应生成CuCl白色沉淀和SO₄^2-，其反应的离子方程式为：2Cu²⁺+2Cl^-+SO₂+2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuCl↓+4H⁺+SO₄^2-；
故答案为：2Cu²⁺+2Cl^-+SO₂+2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuCl↓+4H⁺+SO₄^2-．

点评 本题考查物质的制备实验方案、化学工艺流程，考查了装置及操作的分析评价、离子检验、电极反应、离子方程式的书写等，侧重于基础知识的综合应用，难度中等．