Question

【題目】過渡金屬的單質(zhì)及化合物很多有催化性能，氯化銅、氯化亞銅經(jīng)常用作有機合成催化劑。實驗室中用氯氣與粗銅（雜質(zhì)只有Fe）反應(yīng)，制備銅的氯化物的流程如下。

查閱資料：

氯化亞銅：白色微溶于水，在干燥空氣中穩(wěn)定，受潮則易變藍到棕色，在熱水中迅速水解生成氧化銅水合物而呈紅色。

氯化銅：從水溶液中結(jié)晶時，在26～42℃得到二水物，在15℃以下得到四水物，在15～25.7℃得到三水物，在42℃以上得到一水物，在100℃得到無水物。

（1）現(xiàn)用如圖所示的實驗儀器及藥品制備純凈、干燥的氯氣并與粗銅反應(yīng)（鐵架臺、鐵夾省略）。

①按氣流方向連接各儀器接口順序是：a→_____、_____→h、i→_____、_____→_____。

②本套裝置有兩個儀器需要加熱，加熱的順序為先_____后_____。

（2）分析流程：

①固體甲需要加稀鹽酸溶解，其理由是_____；

②溶液甲可加試劑X用于調(diào)節(jié)pH以除去雜質(zhì)，X可選用下列試劑中的（填序號）_____。

a Cu（OH）2 b NH3·H2O c CuO d CuSO4

查閱有關(guān)資料得到如下數(shù)據(jù)，常溫下Fe（OH）3的溶度積Ksp＝8.0×10－38，Cu（OH）2的溶度積Ksp＝3.0×10－20，通常認(rèn)為殘留在溶液中的離子濃度小于1×10－5 mol·L－1時就認(rèn)為沉淀完全，設(shè)溶液中CuSO4的濃度為3.0 mol·L－1，則Cu（OH）2開始沉淀時溶液的pH為________，Fe3＋完全沉淀時溶液的pH為________。（提示：lg2＝0.3）

③完成溶液乙到純凈CuCl2·2H2O晶體的系列操作步驟為：加少量鹽酸、蒸發(fā)濃縮、________、_______、洗滌、干燥。

（3）向溶液乙中加入適當(dāng)?shù)倪�原劑（如SO2、N2H4、SnCl2等），并微熱得到CuCl沉淀，寫出向乙溶液加入N2H4（氧化產(chǎn)物為無毒氣體）的離子方程式：____________。

Answer 1

【答案】d e f g b A D 抑制氯化銅、氯化鐵水解 ac 4 3.3(或3+lg2) 冷卻到26～42℃結(jié)晶 過濾 4Cu2+ + 4Cl－ + N2H44CuCl↓ + N2↑+ 4H+

【解析】

⑴①A裝置制取氯氣，B除掉尾氣，C除掉氯氣中HCl雜質(zhì)，D氯氣與銅反應(yīng)，E除掉氯氣中水；②先反應(yīng)生成氯氣，不能先加熱D，先加熱會使銅與氧氣反應(yīng)。

⑵①固體甲是氯化銅和氯化鐵的混合物，因此加稀鹽酸溶解，溶解抑制氯化銅、氯化鐵水解；②溶液甲可加試劑X用于調(diào)節(jié)pH以除去氯化鐵雜質(zhì)，應(yīng)選擇要保留的銅離子對應(yīng)的難溶的物質(zhì)；設(shè)溶液中CuSO4的濃度為3.0 mol·L－1，先算氫氧根濃度，再酸氫離子濃度和pH，Fe3＋完全沉淀時先根據(jù)溶度積算氫氧根濃度，再酸氫離子和pH；③根據(jù)題中意思要得到純凈CuCl2·2H2O晶體要冷卻到26～42℃結(jié)晶。

⑶向溶液乙中加入適當(dāng)?shù)倪�原劑N2H4，并微熱得到CuCl沉淀和氮氣。

⑴①A裝置制取氯氣，B除掉尾氣，C除掉氯氣中HCl雜質(zhì)，D氯氣與銅反應(yīng)，E除掉氯氣中水，因此按氣流方向連接各儀器接口順序是：a→d、e→h、i→f、g→b，故答案為：d；e；f；g；b。

②先反應(yīng)生成氯氣，不能先加熱D，先加熱會使銅與氧氣反應(yīng)，因此加熱的順序為先A后D，故答案為：A；D。

⑵①固體甲是氯化銅和氯化鐵的混合物，因此加稀鹽酸溶解，溶解抑制氯化銅、氯化鐵水解，故答案為：抑制氯化銅、氯化鐵水解。

②溶液甲可加試劑X用于調(diào)節(jié)pH以除去氯化鐵雜質(zhì)，應(yīng)選擇要保留的銅離子對應(yīng)的難溶的物質(zhì)即氫氧化銅、氧化銅、堿式碳酸銅、碳酸銅等，故答案為：ac。

設(shè)溶液中CuSO4的濃度為3.0 mol·L－1，，，，因此Cu(OH)2開始沉淀時溶液的pH為10，Fe3＋完全沉淀，，，因此Fe3＋完全沉淀時溶液的pH=lg5×10-4 = 4-lg5 = 3.3，故答案為：3.3。

③完成溶液乙到純凈CuCl2·2H2O晶體的系列操作步驟為：加少量鹽酸、蒸發(fā)濃縮、冷卻到26～42℃結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥，故答案為：冷卻到26～42℃結(jié)晶；過濾。

⑶向溶液乙中加入適當(dāng)?shù)倪�原劑N2H4，并微熱得到CuCl沉淀和氮氣，因此向乙溶液加入N2H4的離子方程式：4Cu2+ + 4Cl－ + N2H44CuCl↓ + N2↑+ 4H+，故答案為：4Cu2+ + 4Cl－ + N2H44CuCl↓ + N2↑+ 4H+。