Question

【題目】氯化亞銅(CuCl)晶體呈白色，見光分解，露置于潮濕空氣中易被氧化。某研究小組設計如下兩種方案在實驗室制備氯化亞銅。

方案一：銅粉還原CuSO4溶液

已知：CuCl難溶于水和乙醇，在水溶液中存在平衡：CuCl(白色)+2Cl-[CuCl3] 2-(無色溶液)。

(1)步驟①中發生反應的離子方程式為________________。

(2)步驟②中，加入大量水的作用是_____________ 。

(3)如圖流程中用95%乙醇洗滌和真空干燥是為了防止________________ 。

方案二：在氯化氫氣流中加熱CuCl22H2O晶體制備，其流程和實驗裝置(夾持儀器略)如下：

請回答下列問題：

(4)實驗操作的先后順序是 a→_____→______→_______→e (填操作的編號)

a．檢査裝置的氣密性后加入藥品 b．點燃酒精燈，加熱

c．在“氣體入口”處通入干燥HCl d．熄滅酒精燈，冷卻

e．停止通入HCl，然后通入N2

(5)在實驗過程中，觀察到B中物質由白色變為藍色，C中試紙的顏色變化是______。

(6)反應結束后，取出CuCl產品進行實驗，發現其中含有少量的CuCl2雜質，請分析產生CuCl2雜質的原因 ________________________。

(7)準確稱取0. 2500 g氯化亞銅樣品置于一定量的0.5 mol/L FeCl3溶液中，待樣品完全溶解后，加水20 mL，用0. 1000 mol/L的Ce(SO4)2溶液滴定到終點，消耗24. 60 mLCe(SO4)2溶液。有關化學反應為Fe3++CuCl=Fe2++Cu2++Cl-、Ce4++Fe2+=Fe3++Ce3+，計算上述樣品中CuCl的質量分數是_____________ %(答案保留4位有效數字)。

Answer 1

【答案】Cu+Cu2++6Cl-=2[CuCl3]2- 稀釋促進平衡CuCl(白色)+2Cl-[CuCl3]2-(無色溶液)逆向移動，生成CuCl CuCl在潮濕空氣中被氧化 c b d 先變紅后褪色 加熱時間不足或溫度偏低 97.92

【解析】

方案一：CuSO4、Cu在NaCl、濃鹽酸存在條件下加熱，發生反應：Cu+Cu2++6Cl-=2[CuCl3]2-，過濾除去過量的銅粉，然后加水稀釋濾液，化學平衡CuCl(白色)+2Cl-[CuCl3]2-(無色溶液)逆向移動，得到CuCl沉淀，用95%的乙醇洗滌后，為防止潮濕空氣中CuCl被氧化，在真空環境中干燥得到純凈CuCl；

方案二：CuCl2是揮發性強酸生成的弱堿鹽，用CuCl2·2H2O晶體在HCl氣流中加熱脫水得到無水CuCl2，然后在高于300℃的溫度下加熱，發生分解反應產生CuCl和Cl2。

(1)步驟①中CuSO4、Cu發生氧化還原反應，產生的Cu+與溶液中Cl-結合形成[CuCl3]2-，發生反應的離子方程式為：Cu+Cu2++6Cl-=2[CuCl3]2-；

(2)根據已知條件：CuCl難溶于水和乙醇，在水溶液中存在平衡：CuCl(白色)+2Cl-[CuCl3] 2-(無色溶液)，在步驟②中向反應后的濾液中加入大量的水，溶液中Cl-、[CuCl3] 2-濃度都減小，正反應速率減小的倍數大于逆反應速率減小的倍數，所以化學平衡逆向移動，從而產生CuCl沉淀；

(3)乙醇易揮發，用95%乙醇洗滌可以去除CuCl上的水分，真空干燥也可以避免CuCl在潮濕空氣中被氧化；

(4)CuCl22H2O晶體要在HCl氣體中加熱，所以實驗前要先檢查裝置的氣密性，再在“氣體入口”處通入干燥HCl，然后點燃酒精燈，加熱，待晶體完全分解后的操作是熄滅酒精燈，冷卻，為了將裝置中殘留的HCl排出，防止污染環境，要停止通入HCl，然后通入N2，故實驗操作編號的先后順序是 a→c→b→d→e；

(5)無水硫酸銅是白色固體，當其遇到水時形成CuSO4·5H2O，固體變為藍色，HCl氣體遇水變為鹽酸，溶液顯酸性，使濕潤的藍色石蕊試紙變為紅色，當CuCl2再進一步加熱分解時產生了Cl2，Cl2與H2O反應產生HCl和HClO，HC使濕潤的藍色石蕊試紙變為紅色，HClO具有強氧化性，又使變為紅色的石蕊試紙褪色變為無色；

(6)反應結束后，取出CuCl產品進行實驗，發現其中含有少量的CuCl2雜質，產生CuCl2雜質的原因可能是加熱時間不足或加熱溫度偏低，使CuCl2未完全分解；

(7)根據反應方程式Fe3++CuCl=Fe2++Cu2++Cl-、Ce4++Fe2+=Fe3++Ce3+可得關系式：CuCl～Ce4+，24. 60 mL 0. 1000 mol/L的Ce(SO4)2溶液中含有溶質Ce(SO4)2的物質的量n[Ce(SO4)2]=0. 1000 mol/L×0.02460 L=2.46×10-3 mol，則根據關系式可知n(CuCl)=n(Ce4+)=2.46×10-3 mol，m(CuCl)=2.46×10-3 mol×99.5 g/mol=0.24478 g，所以該樣品中CuCl的質量分數是×100%=97.92%。