Question

15．某學(xué)�；瘜W(xué)課外活動小組的同學(xué)用粗銅（含雜質(zhì)鐵）按如下流程回收氯化銅晶體（CuCl₂•2H₂O）等相關(guān)物質(zhì)．請回答下列問題：

（1）為得到固體Ⅰ，同學(xué)們設(shè)計(jì)如圖裝置：

①整盤裝置有不足之處，要完成實(shí)驗(yàn)必須改進(jìn)的是在A、C兩處添加酒精燈．
②寫出A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式MnO₂ +4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O．
③若進(jìn)入裝置C為純凈的氯氣，需對裝置做怎樣處理？在A、B之間添加盛有飽和氯化鈉溶液的洗氣瓶．
（2）操作Ⅱ中所需的主要玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、漏斗．
（3）試劑X為CuO或Cu（OH）₂．
（4）由溶液IV獲得CuCl₂•2H₂O晶體過程中，有同學(xué)發(fā)現(xiàn)溶液顏色由藍(lán)色變?yōu)榫G色進(jìn)而變成黃綠色，經(jīng)查閱資料發(fā)現(xiàn)氯化銅溶液中存在以下平衡關(guān)系：
[Cu（H₂O）₄]²⁺（aq）+4Cl^-（aq）?[CuCl₄]^2-（aq）+4H₂O（l）
（藍(lán)色）                      （黃色）
①反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{c（CuC{{l}_{4}}^{2-}）}{c[Cu（{H}_{2}O{）_{4}}^{2-}]•{c}^{4}（C{l}^{-}）}$．
②當(dāng)氯化銅溶液顏色由藍(lán)色轉(zhuǎn)變?yōu)辄S綠色過程中，K值將不變（填“增大”、“不變”或“減小”）．
③若在蒸發(fā)皿中直接加熱溶液IV至蒸干，最后可能得到的物質(zhì)為Cu（OH）₂或CuO，請簡述原因溶液中氯化銅發(fā)生水解：CuCl₂+2H₂O?Cu（OH）₂+2HCl，加熱HCl揮發(fā)，使平衡向生成氫氧化銅的方向進(jìn)行，氫氧化銅受熱分解得到CuO．
（5）為得到純凈的固體VI需要進(jìn)行操作V（過濾、洗滌和烘干），請簡述檢驗(yàn)洗滌是否干凈的操作步驟取少許洗滌液與試管中，滴加硝酸酸化的硝酸銀溶液，若溶液變渾濁，說明沒有洗滌干凈，若無明顯現(xiàn)象，說明洗滌干凈．

Answer 1

分析 粗銅與氯氣反應(yīng)得到固體I為CuCl₂，含有雜質(zhì)鐵與氯氣反應(yīng)得到FeCl₃，再用鹽酸溶解，過濾得到溶液中含有CuCl₂、FeCl₃，加入試劑X調(diào)節(jié)溶液pH，使溶液中Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，過濾除去，固體Ⅵ為Fe（OH）₃，試劑X可以為CuO、Cu（OH）₂，溶液Ⅳ為氯化銅溶液，再經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥等得到氯化銅晶體．
（1）用裝置A制備氯氣，制備B干燥氯氣，裝置C為粗銅與氯氣反應(yīng)，A、C兩處需要用酒精燈加熱，D裝置吸收未反應(yīng)的氯氣，防止污染空氣．而鹽酸易揮發(fā)，A裝置中制備的氯氣中利用HCl，應(yīng)在A、B之間添加盛有飽和氯化鈉溶液的洗氣瓶，除去氯氣的HCl；
（2）操作Ⅱ?yàn)檫^濾，用到的儀器有：燒杯、玻璃棒、漏斗、鐵架臺等；
（3）加入試劑X調(diào)節(jié)溶液pH，使溶液中Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，過濾除去，注意不能移入新雜質(zhì)；
（4）①平衡常數(shù)為生成物濃度系數(shù)次冪之積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次之積的比值，水溶液中不需要標(biāo)出水；
②平衡常數(shù)只受溫度影響；
③溶液中氯化銅發(fā)生水解，加熱HCl揮發(fā)，時水解平衡向生成氫氧化銅的方向進(jìn)行，氫氧化銅受熱分解得到CuO；
（5）固體VI的表面可能附著氯化銅，可以利用硝酸酸化的硝酸銀溶液檢驗(yàn)洗滌液中是否含有氯離子進(jìn)行判斷．

解答 解：粗銅與氯氣反應(yīng)得到固體I為CuCl₂，含有雜質(zhì)鐵與氯氣反應(yīng)得到FeCl₃，再用鹽酸溶解，過濾得到溶液中含有CuCl₂、FeCl₃，加入試劑X調(diào)節(jié)溶液pH，使溶液中Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，過濾除去，固體Ⅵ為Fe（OH）₃，試劑X可以為CuO、Cu（OH）₂，溶液Ⅳ為氯化銅溶液，再經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥等得到氯化銅晶體．
（1）用裝置A制備氯氣，制備B干燥氯氣，裝置C為粗銅與氯氣反應(yīng)，A、C兩處需要用酒精燈加熱，D裝置吸收未反應(yīng)的氯氣，防止污染空氣．而鹽酸易揮發(fā)，A裝置中制備的氯氣中利用HCl，應(yīng)在A、B之間添加盛有飽和氯化鈉溶液的洗氣瓶，除去氯氣的HCl．
①制備氯氣、粗銅與氯氣反應(yīng)均需要加熱，要完成實(shí)驗(yàn)必須在A、C兩處添加酒精燈，
故答案為：在A、C兩處添加酒精燈；
②A中用二氧化錳與濃鹽酸制備氯氣，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：MnO₂ +4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O，
故答案為：MnO₂ +4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
③鹽酸易揮發(fā)，A裝置中制備的氯氣中利用HCl，應(yīng)在A、B之間添加盛有飽和氯化鈉溶液的洗氣瓶，除去氯氣的HCl，
故答案為：在A、B之間添加盛有飽和氯化鈉溶液的洗氣瓶；
（2）操作Ⅱ?yàn)檫^濾，用到的儀器有：燒杯、玻璃棒、漏斗、鐵架臺等，
故答案為：燒杯、玻璃棒、漏斗；
（3）加入試劑X調(diào)節(jié)溶液pH，使溶液中Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，過濾除去，注意不能移入新雜質(zhì)，試劑X可以為CuO或Cu（OH）₂等，
故答案為：CuO或Cu（OH）₂；
（4）①反應(yīng)[Cu（H₂O）₄]²⁺（aq）+4Cl^-（aq）?[CuCl₄]^2-（aq）+4H₂O的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{c（CuC{{l}_{4}}^{2-}）}{c[Cu（{H}_{2}O{）_{4}}^{2-}]•{c}^{4}（C{l}^{-}）}$，
故答案為：$\frac{c（CuC{{l}_{4}}^{2-}）}{c[Cu（{H}_{2}O{）_{4}}^{2-}]•{c}^{4}（C{l}^{-}）}$；
②平衡常數(shù)只受溫度影響，與離子濃度無關(guān)，溫度不變，平衡常數(shù)不變，
故答案為：不變；
③溶液中氯化銅發(fā)生水解：CuCl₂+2H₂O?Cu（OH）₂+2HCl，加熱HCl揮發(fā)，使平衡向生成氫氧化銅的方向進(jìn)行，氫氧化銅受熱分解得到CuO，故最后可能得到的物質(zhì)可能為Cu（OH）₂或CuO，
故答案為：Cu（OH）₂或CuO；溶液中氯化銅發(fā)生水解：CuCl₂+2H₂O?Cu（OH）₂+2HCl，加熱HCl揮發(fā)，使平衡向生成氫氧化銅的方向進(jìn)行，氫氧化銅受熱分解得到CuO；
（5）固體VI的表面可能附著氯化銅，可以利用硝酸酸化的硝酸銀溶液檢驗(yàn)洗滌液中是否含有氯離子，具體方案為：取少許洗滌液與試管中，滴加硝酸酸化的硝酸銀溶液，若溶液變渾濁，說明沒有洗滌干凈，若無明顯現(xiàn)象，說明洗滌干凈，
故答案為：取少許洗滌液與試管中，滴加硝酸酸化的硝酸銀溶液，若溶液變渾濁，說明沒有洗滌干凈，若無明顯現(xiàn)象，說明洗滌干凈．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)方案，涉及化學(xué)工藝流程、對裝置分析評價、試劑選擇、平衡常數(shù)、鹽類水解、離子檢驗(yàn)等，是對學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)，難度中等．