Question

19． 氯化亞銅（CuCl）是微溶于水但不溶于乙醇的白色粉末，溶于濃鹽酸會生成HCuCl₂，常用作催化劑．實驗室可用廢銅屑、濃鹽酸、食鹽及氧氣制取CuCl．已知KMnO₄不與稀鹽酸反應，回答下列問題：
（1）甲組同學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，則制取氧氣的化學方程式為2KMnO₄$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑．
（2）乙組同學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℃開動攪拌器，同時緩慢通入氧氣，制得NaCuCl₂．
步驟2：反應完全后，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物充分接觸，加快反應速率．
②若乙組同學在步驟2中不慎用稀硝酸進行稀釋，則會導致CuCl的產率降低．
③步驟3用乙醇洗滌的目的是洗去固體表面可溶性雜質，減小溶解導致的損失．
（3）丙組同學擬測定乙組產品中氯化亞銅的質量分數．實驗過程如下：
準確稱取乙組制備的氯化亞銅產品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標準溶液滴定到終點，消耗KMnO₄溶液15.00mL，反應中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產品中氯化亞銅的質量分數為93.28%．

Answer 1

分析 實驗室可用廢銅屑、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℃開動攪拌器，同時緩慢通入氧氣，制得NaCuCl₂，再冷卻后加水稀釋，促進水解即可得到CuCl；最后通過過濾、洗滌并干燥得到產品，
（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，攪拌可以使反應物充分接觸，加快反應速率；
②硝酸具有強氧化性，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，減小溶解導致的損失；
（3）①加入適量稀硫酸酸化，提高KMnO₄的氧化能力；
②由電子轉移守恒計算CuCl的物質的量，進而計算CuCl質量分數．

解答 解：實驗室可用廢銅屑、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℃開動攪拌器，同時緩慢通入氧氣，制得NaCuCl₂，再冷卻后加水稀釋，促進水解即可得到CuCl；最后通過過濾、洗滌并干燥得到產品，據此解題；
（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，攪拌可以使反應物充分接觸，加快反應速率，
故答案為：水浴加熱；使反應物充分接觸，加快反應速率；
②硝酸具有強氧化性，可以氧化CuCl，導致CuCl的產率降低，
故答案為：CuCl的產率降低；
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，減小溶解導致的損失，
故答案為：洗去固體表面可溶性雜質，減小溶解導致的損失；
（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由電子轉移守恒：n（CuCl）=5n（KMnO₄）=5×0.2000mol•L^-1×0.015L=0.015mol，CuCl質量分數為$\frac{0.015mol×99.5g}{1.600g}$×100%=93.28%，
故答案為：93.28%．

點評 本題以制備CuCl的無機工業(yè)流程；考查物質制備實驗、氧氣制備、物質含量測定、氧化還原反應滴定等，注意對題目信息的運用，是對學生綜合能力的考查．