Question

12．元素銅在溶液中主要以[Cu（H₂O）₄]²⁺（天藍(lán)色）、[Cu（OH）₄]^2-（藍(lán)色）、[CuCl₂]^-、[Cu（NH₃）₄]²⁺（深藍(lán)色）等形式存在．CuCl為難溶于水的白色固體．回答下列問題：
（1）在濃的強(qiáng)堿溶液中，Cu²⁺與Al³⁺的化學(xué)性質(zhì)相似．在少量的CuSO₄溶液中，逐漸加入濃的NaOH溶液直至過量，可觀察到的現(xiàn)象是溶液天然色逐漸褪色，同時(shí)藍(lán)色絮狀沉淀生成，然后沉淀溶解形成藍(lán)色溶液．
（2）CuCl溶于濃鹽酸時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為CuCl+HCl?H[CuCl₂]，要從H[CuCl₂]溶液中析出沉淀的方法是加水稀釋．在熱的CuCl₂溶液中加入銅粉，可制得CuCl，其反應(yīng)的離子方程式為Cu²⁺+2Cl^-+Cu$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuCl，但實(shí)際上該反應(yīng)較難持續(xù)進(jìn)行，其原因是生成的CuCl附著在銅粉的表面，影響反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，使反應(yīng)徹底進(jìn)行的操作是加入濃鹽酸，使CuCl溶解生成[CuCl₂]^-．
（3）[Cu（H₂O）₄]²⁺和[Cu（NH₃）₄]²⁺在溶液中可以相互轉(zhuǎn)化．：t℃時(shí)，初始濃度為1mol•L^-1的CuSO₄溶液中{ Cu²⁺實(shí)際以[Cu（H₂O）₄]²⁺的形式存在}，[Cu（NH₃）₄]²⁺的濃度隨氨水濃度[c（NH₃）]的變化如圖所示
①CuSO₄溶液與過量氨水發(fā)生反應(yīng)的總的離子方程式為[Cu（H₂O）₄]²⁺+4NH₃?[Cu（NH₃）₄]²⁺+4H₂O．
②由圖可知，溶液的酸性增大，[Cu（H₂O）₄]²⁺轉(zhuǎn)化為[Cu（NH₃）₄]²⁺的平衡轉(zhuǎn)化率減小（填“增大”“減小”或“不變”）．根據(jù)A點(diǎn)數(shù)據(jù)，計(jì)算出該溫度下的平衡常數(shù)K=0.25．
③升高溫度，溶液中[Cu（H₂O）₄]²⁺的平衡轉(zhuǎn)化率減小，則該反應(yīng)的△H＜（填“＞”“＜”或“=”）0
④硫酸四氯合銅{[Cu（NH₃）₄]SO₄}在堿性鍍銅工藝中常用作電鍍液的主要成分，電鍍時(shí)，要控制局部溫度不得高于150℃，可能的原因是超過150℃，Cu（NH₃）₄]SO₄易分解．電解時(shí)．陰極的電極反應(yīng)式為[Cu（NH₃）₄]²⁺+2e^-=Cu↓+4NH₃．

Answer 1

分析 （1）由于Cu²⁺與Al³⁺的化學(xué)性質(zhì)相似，在少量的CuSO₄溶液中，逐滴加入NaOH溶液后，先生成藍(lán)色Cu（OH）₂沉淀，繼續(xù)滴加氫氧化鈉溶液，藍(lán)色Cu（OH）₂沉淀溶解，得藍(lán)色[Cu（OH）₄]^2-溶液；
（2）從H[CuCl₂]溶液中析出沉淀加水稀釋，在熱的CuCl₂溶液中加入銅粉，發(fā)生Cu+CuCl₂=2CuCl，生成的CuCl附著在銅粉的表面，影響反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，使反應(yīng)徹底進(jìn)行，加入濃鹽酸，使CuCl溶解生成[CuCl₂]^-；
（3）①CuSO₄溶液與過量氨水發(fā)生反應(yīng)生成深藍(lán)色的[Cu（NH₃）₄]²⁺；
②由圖可知，溶液的酸性增大，[Cu（H₂O）₄]²⁺轉(zhuǎn)化為[Cu（NH₃）₄]²⁺的平衡轉(zhuǎn)化率變��；化學(xué)平衡常數(shù)通常用各生成物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積所得的比值來表示；
③升高溫度，平衡向吸熱的方向移動(dòng)；
④超過150℃，Cu（NH₃）₄]SO₄易分解，電解時(shí)．陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng)．

解答 解：（1）元素銅在溶液中主要以[Cu（H₂O）₄]²⁺（天藍(lán)色）存在，由于Cu²⁺與Al³⁺的化學(xué)性質(zhì)相似，在少量的CuSO₄溶液中，逐滴加入NaOH溶液后，發(fā)生反應(yīng)：Cu²⁺+2OH^-=Cu（OH）₂↓，先生成藍(lán)色Cu（OH）₂沉淀，繼續(xù)滴加氫氧化鈉溶液，藍(lán)色Cu（OH）₂沉淀溶解，得藍(lán)色[Cu（OH）₄]^2-溶液，反應(yīng)為：Cu（OH）₂+2OH^-?[Cu（OH）₄]^2-（藍(lán)色），
故答案為：溶液天然色逐漸褪色，同時(shí)藍(lán)色絮狀沉淀生成，然后沉淀溶解形成藍(lán)色溶液；
（2）CuCl溶于濃鹽酸時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為：CuCl+HCl?H[CuCl₂]，該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，CuCl為難溶于水的白色固體，要從H[CuCl₂]溶液中析出沉淀的方法，加水稀釋，平衡逆向移動(dòng)，析出CuCl，在熱的CuCl₂溶液中加入銅粉，可制得CuCl，離子方程式為：Cu²⁺+2Cl^-+Cu$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuCl，因生成的CuCl附著在銅粉的表面，實(shí)際上該反應(yīng)較難持續(xù)進(jìn)行，使反應(yīng)徹底進(jìn)行，加入濃鹽酸，使CuCl溶解生成[CuCl₂]^-，
故答案為：加水稀釋；Cu²⁺+2Cl^-+Cu$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuCl；生成的CuCl附著在銅粉的表面，影響反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行；加入濃鹽酸，使CuCl溶解生成[CuCl₂]^-；
（3）①CuSO₄溶液與過量氨水發(fā)生反應(yīng)：[Cu（H₂O）₄]²⁺+4NH₃?[Cu（NH₃）₄]²⁺+4H₂O，
故答案為：[Cu（H₂O）₄]²⁺+4NH₃?[Cu（NH₃）₄]²⁺+4H₂O；
②[Cu（NH₃）₄]²⁺的濃度隨氨水濃度變大變大，溶液的酸性增大，[Cu（H₂O）₄]²⁺轉(zhuǎn)化為[Cu（NH₃）₄]²⁺的平衡轉(zhuǎn)化率變小，A點(diǎn)（1.0，0.2），
[Cu（H₂O）₄]²⁺+4NH₃?[Cu（NH₃）₄]²⁺+4H₂O，
    始     1mol/L
    變     0.2mol/L   
   終      0.8mol/L       1.0mol/L 0.2mol/L
平衡常數(shù)K，=$\frac{0.2mol/L}{0.8mol/L×（1.0mol/L）^{4}}$=0.25，
故答案為：減小；
③升高溫度，平衡向吸熱的方向移動(dòng)，溶液中[Cu（H₂O）₄]²⁺的平衡轉(zhuǎn)化率減小，說明正反應(yīng)為放熱，即△H＜0，
故答案為：＜；
④電鍍時(shí)，超過150℃，可能發(fā)生3[Cu（NH₃）₄]SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+8NH₃↑+2N₂↑+3SO₂↑+6H₂O，所以要控制局部溫度不得高于150℃，電解時(shí)．陰極[Cu（NH₃）₄]²⁺得電子發(fā)生還原反應(yīng)：[Cu（NH₃）₄]²⁺+2e^-=Cu↓+4NH₃，
故答案為：超過150℃，Cu（NH₃）₄]SO₄易分解；[Cu（NH₃）₄]²⁺+2e^-=Cu↓+4NH₃．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)知識(shí)，掌握銅及其化合物的性質(zhì)以及配合物知識(shí)是解答關(guān)鍵，題目難度中等．