Question

19． 氯化亞銅（CuCl）是微溶于水但不溶于乙醇的白色粉末，溶于濃鹽酸會(huì)生成HCuCl₂，常用作催化劑．實(shí)驗(yàn)室可用廢銅屑、濃鹽酸、食鹽及氧氣制取CuCl．已知KMnO₄不與稀鹽酸反應(yīng)，回答下列問題：
（1）甲組同學(xué)擬選擇合適的方法制取氧氣．
①若選擇如圖1所示的裝置，則儀器a、b中應(yīng)盛放的試劑分別為H₂O₂溶液、MnO₂．
②若儀器c中盛放的是高錳酸鉀固體，則制取氧氣的化學(xué)方程式為2KMnO₄$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑．
（2）乙組同學(xué)采用甲組裝置制取氧氣并通過下列裝置和步驟制備氯化亞銅．
步驟1：在三頸燒瓶中加入濃鹽酸、食鹽、銅屑、加熱至60～70℃開動(dòng)攪拌器，同時(shí)緩慢通入氧氣，制得NaCuCl₂．
步驟2：反應(yīng)完全后，冷卻，用適量的水稀釋，析出CuCl．
步驟3：過濾，用鹽酸和無水乙醇洗滌固體．
步驟4：在60～70℃干燥固體得到產(chǎn)品．
①步驟1適宜采用的加熱方式為水浴加熱；攪拌的目的是使反應(yīng)物充分接觸，加快反應(yīng)速率．
②若乙組同學(xué)在步驟2中不慎用稀硝酸進(jìn)行稀釋，則會(huì)導(dǎo)致CuCl的產(chǎn)率降低．
③步驟3用乙醇洗滌的目的是洗去固體表面可溶性雜質(zhì)，減小溶解導(dǎo)致的損失．
（3）丙組同學(xué)擬測定乙組產(chǎn)品中氯化亞銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．實(shí)驗(yàn)過程如下：
準(zhǔn)確稱取乙組制備的氯化亞銅產(chǎn)品1.600g，將其置于足量的FeCl₃溶液中，待樣品全部溶解后，加入適量稀硫酸，用0.2000mol•L^-1的KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定到終點(diǎn)，消耗KMnO₄溶液15.00mL，反應(yīng)中MnO₄^-被還原為Mn²⁺．
①加入適量稀硫酸的作用是酸化，提高KMnO₄的氧化能力．
②產(chǎn)品中氯化亞銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為93.28%．

Answer 1

分析 實(shí)驗(yàn)室可用廢銅屑、濃鹽酸、食鹽及氧氣制取CuCl．其中圖1裝置純氧利用過氧化氫在MnO₂催化作用下分解或過氧化鈉與水反應(yīng)得到，如果利用圖2裝置制備可借助高錳酸鉀受熱分解得到純氧；圖3裝置是在三頸燒瓶中加入濃鹽酸、食鹽、銅屑、加熱至60～70℃開動(dòng)攪拌器，同時(shí)緩慢通入氧氣，制得NaCuCl₂，再冷卻后加水稀釋，促進(jìn)水解即可得到CuCl；最后通過過濾、洗滌并干燥得到產(chǎn)品，
（1）①圖1中固體與液體在不加熱條件下得到氧氣，可以是過氧化氫在二氧化錳作催化劑條件下分解獲得氧氣；
②高錳酸鉀加熱分解生成錳酸鉀、二氧化錳、氧氣；
（2）①加熱控制溫度60～70℃，低于水的溫度，采取水浴加熱，攪拌可以使反應(yīng)物充分接觸，加快反應(yīng)速率；
②硝酸具有強(qiáng)氧化性，可以氧化CuCl；
③CuCl是微溶于水，不溶于乙醇，用乙醇洗滌除去雜質(zhì)，減小溶解導(dǎo)致的損失；
（3）①加入適量稀硫酸酸化，提高KMnO₄的氧化能力；
②由電子轉(zhuǎn)移守恒計(jì)算CuCl的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算CuCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：實(shí)驗(yàn)室可用廢銅屑、濃鹽酸、食鹽及氧氣制取CuCl．其中圖1裝置純氧利用過氧化氫在MnO₂催化作用下分解或過氧化鈉與水反應(yīng)得到，如果利用圖2裝置制備可借助高錳酸鉀受熱分解得到純氧；圖3裝置是在三頸燒瓶中加入濃鹽酸、食鹽、銅屑、加熱至60～70℃開動(dòng)攪拌器，同時(shí)緩慢通入氧氣，制得NaCuCl₂，再冷卻后加水稀釋，促進(jìn)水解即可得到CuCl；最后通過過濾、洗滌并干燥得到產(chǎn)品，據(jù)此解題；
（1）①圖1中固體與液體在不加熱條件下得到氧氣，可以是過氧化氫在二氧化錳作催化劑條件下分解獲得氧氣，則a中盛放H₂O₂溶液，b為MnO₂，
故答案為：H₂O₂溶液；MnO₂；
②高錳酸鉀加熱分解生成錳酸鉀、二氧化錳、氧氣，反應(yīng)方程式為：2KMnO₄$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，
故答案為：2KMnO₄$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
（2）①加熱控制溫度60～70℃，低于水的溫度，采取水浴加熱，受熱均勻，便于控制溫度，攪拌可以使反應(yīng)物充分接觸，加快反應(yīng)速率，
故答案為：水浴加熱；使反應(yīng)物充分接觸，加快反應(yīng)速率；
②硝酸具有強(qiáng)氧化性，可以氧化CuCl，導(dǎo)致CuCl的產(chǎn)率降低，
故答案為：CuCl的產(chǎn)率降低；
③CuCl是微溶于水，不溶于乙醇，用乙醇洗去固體表面可溶性雜質(zhì)，減小溶解導(dǎo)致的損失，
故答案為：洗去固體表面可溶性雜質(zhì)，減小溶解導(dǎo)致的損失；
（3）①加入適量稀硫酸，提高KMnO₄的氧化能力，
故答案為：酸化，提高KMnO₄的氧化能力；
②由電子轉(zhuǎn)移守恒：n（CuCl）=5n（KMnO₄）=5×0.2000mol•L^-1×0.015L=0.015mol，CuCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{0.015mol×99.5g}{1.600g}$×100%=93.28%，
故答案為：93.28%．

點(diǎn)評(píng) 本題以制備CuCl的無機(jī)工業(yè)流程；考查物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)、氧氣制備、物質(zhì)含量測定、氧化還原反應(yīng)滴定等，注意對題目信息的運(yùn)用，是對學(xué)生綜合能力的考查．