Question

【題目】氯化亞銅(CuCl)晶體呈白色，見光分解，露置于潮濕空氣中易被氧化。某研究小組設(shè)計(jì)如下兩種方案在實(shí)驗(yàn)室制備氯化亞銅。

方案一：銅粉還原CuSO4溶液

已知：CuCl難溶于水和乙醇，在水溶液中存在平衡：CuCl(白色)+2Cl-[CuCl3] 2-(無色溶液)。

(1)步驟①中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為________________。

(2)步驟②中，加入大量水的作用是_____________ 。

(3)如圖流程中用95%乙醇洗滌和真空干燥是為了防止________________ 。

方案二：在氯化氫氣流中加熱CuCl22H2O晶體制備，其流程和實(shí)驗(yàn)裝置(夾持儀器略)如下：

請回答下列問題：

(4)實(shí)驗(yàn)操作的先后順序是 a→_____→______→_______→e (填操作的編號(hào))

a．檢査裝置的氣密性后加入藥品 b．點(diǎn)燃酒精燈，加熱

c．在“氣體入口”處通入干燥HCl d．熄滅酒精燈，冷卻

e．停止通入HCl，然后通入N2

(5)在實(shí)驗(yàn)過程中，觀察到B中物質(zhì)由白色變?yōu)樗{(lán)色，C中試紙的顏色變化是______。

(6)反應(yīng)結(jié)束后，取出CuCl產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其中含有少量的CuCl2雜質(zhì)，請分析產(chǎn)生CuCl2雜質(zhì)的原因 ________________________。

(7)準(zhǔn)確稱取0. 2500 g氯化亞銅樣品置于一定量的0.5 mol/L FeCl3溶液中，待樣品完全溶解后，加水20 mL，用0. 1000 mol/L的Ce(SO4)2溶液滴定到終點(diǎn)，消耗24. 60 mLCe(SO4)2溶液。有關(guān)化學(xué)反應(yīng)為Fe3++CuCl=Fe2++Cu2++Cl-、Ce4++Fe2+=Fe3++Ce3+，計(jì)算上述樣品中CuCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是_____________ %(答案保留4位有效數(shù)字)。

Answer 1

【答案】Cu+Cu2++6Cl-=2[CuCl3]2- 稀釋促進(jìn)平衡CuCl(白色)+2Cl-[CuCl3]2-(無色溶液)逆向移動(dòng)，生成CuCl CuCl在潮濕空氣中被氧化 c b d 先變紅后褪色 加熱時(shí)間不足或溫度偏低 97.92

【解析】

方案一：CuSO4、Cu在NaCl、濃鹽酸存在條件下加熱，發(fā)生反應(yīng)：Cu+Cu2++6Cl-=2[CuCl3]2-，過濾除去過量的銅粉，然后加水稀釋濾液，化學(xué)平衡CuCl(白色)+2Cl-[CuCl3]2-(無色溶液)逆向移動(dòng)，得到CuCl沉淀，用95%的乙醇洗滌后，為防止潮濕空氣中CuCl被氧化，在真空環(huán)境中干燥得到純凈CuCl；

方案二：CuCl2是揮發(fā)性強(qiáng)酸生成的弱堿鹽，用CuCl2·2H2O晶體在HCl氣流中加熱脫水得到無水CuCl2，然后在高于300℃的溫度下加熱，發(fā)生分解反應(yīng)產(chǎn)生CuCl和Cl2。

(1)步驟①中CuSO4、Cu發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生的Cu+與溶液中Cl-結(jié)合形成[CuCl3]2-，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：Cu+Cu2++6Cl-=2[CuCl3]2-；

(2)根據(jù)已知條件：CuCl難溶于水和乙醇，在水溶液中存在平衡：CuCl(白色)+2Cl-[CuCl3] 2-(無色溶液)，在步驟②中向反應(yīng)后的濾液中加入大量的水，溶液中Cl-、[CuCl3] 2-濃度都減小，正反應(yīng)速率減小的倍數(shù)大于逆反應(yīng)速率減小的倍數(shù)，所以化學(xué)平衡逆向移動(dòng)，從而產(chǎn)生CuCl沉淀；

(3)乙醇易揮發(fā)，用95%乙醇洗滌可以去除CuCl上的水分，真空干燥也可以避免CuCl在潮濕空氣中被氧化；

(4)CuCl22H2O晶體要在HCl氣體中加熱，所以實(shí)驗(yàn)前要先檢查裝置的氣密性，再在“氣體入口”處通入干燥HCl，然后點(diǎn)燃酒精燈，加熱，待晶體完全分解后的操作是熄滅酒精燈，冷卻，為了將裝置中殘留的HCl排出，防止污染環(huán)境，要停止通入HCl，然后通入N2，故實(shí)驗(yàn)操作編號(hào)的先后順序是 a→c→b→d→e；

(5)無水硫酸銅是白色固體，當(dāng)其遇到水時(shí)形成CuSO4·5H2O，固體變?yōu)樗{(lán)色，HCl氣體遇水變?yōu)辂}酸，溶液顯酸性，使?jié)駶櫟乃{(lán)色石蕊試紙變?yōu)榧t色，當(dāng)CuCl2再進(jìn)一步加熱分解時(shí)產(chǎn)生了Cl2，Cl2與H2O反應(yīng)產(chǎn)生HCl和HClO，HC使?jié)駶櫟乃{(lán)色石蕊試紙變?yōu)榧t色，HClO具有強(qiáng)氧化性，又使變?yōu)榧t色的石蕊試紙褪色變?yōu)闊o色；

(6)反應(yīng)結(jié)束后，取出CuCl產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其中含有少量的CuCl2雜質(zhì)，產(chǎn)生CuCl2雜質(zhì)的原因可能是加熱時(shí)間不足或加熱溫度偏低，使CuCl2未完全分解；

(7)根據(jù)反應(yīng)方程式Fe3++CuCl=Fe2++Cu2++Cl-、Ce4++Fe2+=Fe3++Ce3+可得關(guān)系式：CuCl～Ce4+，24. 60 mL 0. 1000 mol/L的Ce(SO4)2溶液中含有溶質(zhì)Ce(SO4)2的物質(zhì)的量n[Ce(SO4)2]=0. 1000 mol/L×0.02460 L=2.46×10-3 mol，則根據(jù)關(guān)系式可知n(CuCl)=n(Ce4+)=2.46×10-3 mol，m(CuCl)=2.46×10-3 mol×99.5 g/mol=0.24478 g，所以該樣品中CuCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是×100%=97.92%。