Question

氯化銅是一種廣泛用于生產(chǎn)顏料、木材防腐劑等的化工產(chǎn)品．某研究小組用粗銅（含雜質(zhì)Fe）按如圖1所示流程制備氯化銅晶體（CuCl₂?2H₂0）．

（1）實驗室采用如圖2所示的裝置，可將粗銅與Cl₂反應(yīng)轉(zhuǎn)化為固體1（部分儀器和夾持裝置已略去）．
①裝置B中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是

MnO₂+4H⁺+2Cl^-

△   .

Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O

．
②有同學(xué)認為應(yīng)在濃硫酸洗氣瓶前增加吸收HCl的裝胃，你認為是否必要

否

（填“是”或“否”）．
（2）試劑X用以除去雜質(zhì)，X可選用下列試劑中的

cd

（填序號）．
a． NaOH   b．NH₃?H₂O  c．CuO  d．Cu₂（OH）₂CO₃  e．CuSO₄
（3）在溶液2轉(zhuǎn)化為CuCl₂?2H₂O的操作過程中，發(fā)現(xiàn)溶液顏色出藍色變?yōu)榫G色．小組同學(xué)欲探究其原因．
己知：在氯化銅溶液中有如下轉(zhuǎn)化關(guān)系：
Cu（H₂O）₄²⁺（aq）（藍色）+4Cl^-（aq）?CuCl₄^2-（aq）（黃色）+4H₂O（l）
①上述反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達式是K=

c(CuCl 42-  )

c[Cu(H2O) 42- ]?c4(Cl-)

．若增大氯離子濃度，K值（填“增大”、“減小”或“不變”）

不變

．
②取氯化銅晶體配制成藍綠色溶液Y，進行如下實驗，其中能證明CuCl₂溶液中有上述轉(zhuǎn)化關(guān)系的是（填序號）

abc

．
a．將Y稀釋，發(fā)現(xiàn)溶液呈藍色
b．在Y中加入NaCl固體，溶液變?yōu)榫G色
c．取Y進行電解，溶液顏色最終消失
（4）如圖3所示，用石墨電極電解CuCl₂溶液，小組同學(xué)發(fā)現(xiàn)陰極碳棒上有紅色和白色兩種顏色的固體析出．有關(guān)文獻資料表明，在銅和銅的化合物中Cu為紫紅色，Cu₂O為紅色，CuCl為白色，它們都不溶于水．
①小組同學(xué)將陰極碳棒洗滌干凈并干燥后，放入玻璃管中，按如圖4所示連接裝置．排凈裝置中的空氣后，充分加熱，并將一張濕潤的藍色石蕊試紙置于裝置末端的導(dǎo)管口附近．實驗中發(fā)現(xiàn)，碳棒上的白色物質(zhì)消失，紅色物質(zhì)依然存在；無色硫酸銅不變色，藍色石蕊試紙變?yōu)榧t色．根據(jù)上述現(xiàn)象，玻璃管中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

2CuCl+H₂

△   .

2Cu+2HCl

．
②電解CuCl₂溶液時，陰極發(fā)生反應(yīng)的電極方程式為

Cu²⁺+2e^-=Cu；Cu²⁺+Cl^-+e^-=CuCl

．

Answer 1

分析：（1）①裝置B中制取氯氣，二氧化錳與濃鹽酸發(fā)生反應(yīng)生成氯化錳、氯氣、水．
②HCl對反應(yīng)沒有影響．
（2）由工藝流程可知，加入試劑X用于調(diào)節(jié)pH以除去雜質(zhì)，主要將鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，不能引入新雜質(zhì)．
（3）①生成物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積所得的比值為平衡常數(shù)，注意水量的改變對水的濃度變化影響極小，所以水的濃度是一個常數(shù)，此常數(shù)可歸并到平衡常數(shù)中去；平衡常數(shù)只受溫度影響，與離子濃度無關(guān)．
②根據(jù)平衡移動原理分析．
（4）①根據(jù)實驗現(xiàn)象：白色物質(zhì)消失，紅色物質(zhì)依然存在；無色硫酸銅不變色，藍色石蕊試紙變?yōu)榧t色，說明CuCl被氫氣還原為Cu，同時生成酸性氣體；
②由題意可知在陰極上Cu²⁺得電子生成Cu和CuCl．

解答：解：（1）①裝置B中制取氯氣，二氧化錳與濃鹽酸發(fā)生反應(yīng)生成氯化錳、氯氣、水，反應(yīng)離子方程式為MnO₂+4H⁺+2Cl^-

△   .

  Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O．
故答案為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-  

△   .

Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O．
②HCl對反應(yīng)沒有影響，不需要在濃硫酸洗氣瓶前增加吸收HCl的裝置．
故答案為：否．
（2）由工藝流程可知，加入試劑X用于調(diào)節(jié)pH以除去雜質(zhì)，且不能引入新雜質(zhì)．
a．NaOH引入雜質(zhì)鈉離子，故a錯誤；
b．NH₃?H₂O 引入銨根離子，故b錯誤；
c．CuO可以調(diào)節(jié)PH值，除去雜質(zhì)，過量的CuO過濾除去，不引入雜質(zhì)，故c正確；
d．Cu₂（OH）₂CO₃ 可以調(diào)節(jié)PH值，除去雜質(zhì)，過量的Cu₂（OH）₂CO₃ 過濾除去，不引入雜質(zhì)，故d正確；
e．CuSO₄不能調(diào)節(jié)PH值，引入硫酸根離子，故e錯誤；
故選：cd．
（3）①Cu（H₂O）₄²⁺（aq）+4Cl^-（aq）  CuCl₄^2-（aq）+4H₂O（l）的平衡常數(shù)為k=

c(CuCl 42-  )

c[Cu(H2O) 42- ]?c4(Cl-)

．
平衡常數(shù)只受溫度影響，與離子濃度無關(guān)，增大氯離子濃度，K值不變．
故答案為：

c(CuCl 42-  )

c[Cu(H2O) 42- ]?c4(Cl-)

；不變．
②a．將Y稀釋，平衡向作反應(yīng)移動，溶液呈藍色，可以能夠證明CuCl₂溶液中轉(zhuǎn)化關(guān)系，故a正確；
b．在Y中加入CuCl₂晶體，溶液中Cu（H₂O）₄²⁺濃度增大，平衡向右移動，溶液變?yōu)榫G色，可以能夠證明CuCl₂溶液中轉(zhuǎn)化關(guān)系，故b正確；
c．在Y中加入NaCl固體，溶液中氯離子濃度增大，平衡向右移動，溶液變?yōu)榫G色，可以能夠證明CuCl₂溶液中轉(zhuǎn)化關(guān)系，故c正確；
d．取Y進行電解，銅離子放電，溶液顏色最終消失，不能可以能夠證明CuCl₂溶液中轉(zhuǎn)化關(guān)系，故d錯誤．
故選：abc．
（4）①根據(jù)實驗現(xiàn)象：白色物質(zhì)消失，紅色物質(zhì)依然存在；無色硫酸銅不變色，藍色石蕊試紙變?yōu)榧t色，說明CuCl被氫氣還原為Cu，同時生成酸性氣體，其反應(yīng)方程為：2CuCl+H₂

△   .

2Cu+2HCl；故答案為：2CuCl+H₂

△   .

2Cu+2HCl；
②由題意可知在陰極上Cu²⁺得電子生成Cu和CuCl，所以陰極上電極反應(yīng)方程為：Cu²⁺+2e^-=Cu；Cu²⁺+Cl^-+e^-=CuCl；故答案為：Cu²⁺+2e^-=Cu；Cu²⁺+Cl^-+e^-=CuCl．

點評：本題考查學(xué)生對工藝流程理解、實驗裝置的理解、平衡移動、平衡常數(shù)，物質(zhì)分離提純，電解原理等，難度中等．