Question

（14分）過(guò)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(jī)合成催化劑。實(shí)驗(yàn)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(lán)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(shí)，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(wú)水物。

（1）現(xiàn)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)儀器及藥品制備純凈、干燥的氯氣并與粗銅反應(yīng)（鐵架臺(tái)、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(gè)儀器需要加熱，加熱的順序?yàn)橄? 后 ，這樣做的目的是 。

（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(hào)） 。

a．NaOH b． NH3·H2O c．CuO d．CuSO4

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(xiě)出向乙溶液加入N2H4（氧化產(chǎn)物為無(wú)毒氣體）的離子方程式： 。此反應(yīng)只能微熱的原因是 。

（4）若開(kāi)始取100g 含銅96%的粗銅與足量Cl2反應(yīng)，經(jīng)上述流程只制備CuCl2·2H2O，最終得到干燥產(chǎn)品277g，求制備CuCl2·2H2O的產(chǎn)率 ；（精確到1%）分析出現(xiàn)此情況的主要原因 。

Answer 1

（14分）

（1）①ｄｅ（1分） ｆｇｂ（1分）有一個(gè)順序不對(duì)則0分；

②先A后D（1分） 排出空氣，防止銅被氧氣氧化（1分）

（2）①抑制氯化銅、氯化鐵水解（或抑制Cu2+、Fe3+水解）（1分）（只寫(xiě)氯化鐵不得分）

②c（1分）；

③冷卻到26～42℃結(jié)晶（只說(shuō)冷卻結(jié)晶不得分）、 過(guò)濾（各1分共2分））

（3）4Cu2＋＋4Cl－＋N2H44CuCl↓ + N2↑ ＋4H＋ （2分）（將H+寫(xiě)成N2H5+ 或N2H62+配平正確也可）

微熱維持反應(yīng)發(fā)生，溫度過(guò)高生成氧化銅水合物。（寫(xiě)出CuCl會(huì)水解的意思均給分）（1分）

（4）108%（2分） 加入試劑X為CuO生成了CuCl2，使產(chǎn)品增加。（寫(xiě)出在過(guò)程中銅元素增加的意思均給分）（1分）

【解析】

試題分析：（1）①氯氣用濃鹽酸與二氧化錳加熱來(lái)制取，所以氯氣先通過(guò)飽和食鹽水除去HCl后再干燥，則a接d，e接h，然后通入盛有銅粉的試管中，多余的氯氣用氫氧化鈉溶液吸收，則i接f，g接b；

②A處加熱是產(chǎn)生氯氣，D處加熱是使反應(yīng)進(jìn)行，該過(guò)程應(yīng)排除空氣，所以先加熱A處酒精燈，排除空氣后再加熱D處酒精燈；這樣做的目的是排出空氣，防止銅被氧氣氧化；

（2）①粗銅中含有Fe雜質(zhì)，與氯氣反應(yīng)生成氯化鐵和氯化銅，所以加入鹽酸使甲溶解，目的是防止鐵離子和銅離子發(fā)生水解；

②加入X調(diào)節(jié)溶液的pH，同時(shí)不引入新的雜質(zhì)，所以選擇CuO與鹽酸反應(yīng)，a、b會(huì)引入雜質(zhì)，d不能調(diào)節(jié)溶液的pH，答案選c；

③根據(jù)溶液中得到晶體的操作步驟，蒸發(fā)濃縮后需冷卻結(jié)晶，根據(jù)題目的信息，26～42℃得到二水物，所以應(yīng)冷卻到26～42℃結(jié)晶，然后過(guò)濾，否則會(huì)得到其他結(jié)晶水合物；

（3）乙溶液為氯化銅溶液，向氯化銅溶液加入N2H4（氧化產(chǎn)物為無(wú)毒氣體），則生成氯化亞銅沉淀和氮?dú)�，根�?jù)元素守恒，同時(shí)有氫離子生成，所以離子方程式是4Cu2＋＋4Cl－＋N2H44CuCl↓ + N2↑ ＋4H＋；因?yàn)槁然瘉嗐~在熱水中迅速水解生成氧化銅水合物，微熱即可維持反應(yīng)發(fā)生，所以此反應(yīng)只能微熱；

（4）100g 含銅96%的粗銅與足量Cl2反應(yīng)，則Cu的物質(zhì)的量是100g×96%/64g/mol=1.5mol，則理論制得CuCl2·2H2O的質(zhì)量是1.5mol×171g/mol=256.5g，則CuCl2·2H2O的產(chǎn)率是277g/256.5g×100%=108%，大于100%，結(jié)果偏高，是因?yàn)榧尤隒uO調(diào)節(jié)pH時(shí)，使銅離子的質(zhì)量增加，所以出現(xiàn)此結(jié)果。

考點(diǎn)：考查對(duì)物質(zhì)制備流程的分析，產(chǎn)率的計(jì)算與誤差分析