Question

1．CuCl是應(yīng)用廣泛的有機(jī)合成催化劑，可采取不同方法制取．
方法一  銅粉還原CuSO₄溶液
CuSO₄溶液$→_{加熱①}^{NaCl、過(guò)量Cu粉、濃鹽酸}$ $\stackrel{過(guò)濾}{→}$濾液 $→_{②}^{水}$ $\stackrel{過(guò)濾}{→}$濾渣$→_{92%乙醇}^{洗滌}$$\stackrel{真空干燥}{→}$CuCl
已知：CuCl難溶于水和乙醇，在水溶液中存在平衡：CuCl（白色）+2Cl^-?[CuCl₃]^2-（無(wú)色溶液）．
（1）將廢銅板浸入熱的H₂SO₄溶液中，并通入空氣，可以生成CuSO₄．該反應(yīng)的離子方程式為2Cu+O₂+4H⁺$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu²⁺+2H₂O．
（2）①中“加熱”的目的是加快反應(yīng)的速率，當(dāng)觀察到溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色現(xiàn)象，即表明反應(yīng)已經(jīng)完全．
（3）②中加入大量水的作用是稀釋促進(jìn)平衡CuCl（白色）+2Cl^-[CuCl₃]^2-（無(wú)色溶液）逆向移動(dòng)，生成CuCl．
（4）潮濕的CuCl在空氣中易發(fā)生水解和氧化．上述流程中，為防止水解和氧化所添加的試劑或采取的操作是濃鹽酸、95%乙醇、真空干燥． 
方法二  銅電極電解飽和食鹽水（實(shí)驗(yàn)裝置如圖）
（5）陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為Cu-e^-+Cl^-=CuCl．
（6）實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，陽(yáng)極附近沒(méi)有產(chǎn)生CuOH沉淀的原因是陽(yáng)極區(qū)Cl^-濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于OH^-的濃度．（已知：K_sp（CuCl）=1.2×10^-6，K_sp（CuOH）=1.2×10^-14）

Answer 1

分析 方法一：CuSO₄溶液與NaCl、Cu粉、鹽酸在加熱條件反應(yīng)得到[CuCl₃]^2-，過(guò)濾分離出未反應(yīng)的Cu，濾液中含有CuCl₃]^2-，在水溶液中存在平衡：CuCl（白色）+2Cl^-?[CuCl₃]^2-（無(wú)色溶液），加入水進(jìn)行稀釋，有利于CuCl沉淀的生成，再經(jīng)過(guò)過(guò)濾分離，洗滌干燥得到CuCl．
（1）由題目信息可知，Cu、氧氣與硫酸反應(yīng)生成硫酸銅與水；
（2）加熱可以加快反應(yīng)速率，由于硫酸銅溶液為藍(lán)色，而[CuCl₃]^2-為無(wú)色溶液，根據(jù)溶液顏色變化判斷反應(yīng)已經(jīng)完全；
（3）加入水進(jìn)行稀釋，有利于CuCl沉淀的生成；
（4）潮濕的CuCl在空氣中易發(fā)生水解和氧化，開(kāi)始加入的濃鹽酸及用酒精洗滌均可以抑制水解，在真空中干燥，不能與空氣接觸；
方法二：（5）利用電解原理制備CuCl，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，Cu失去電子，與氯離子作用生成CuCl；
（6）由于K_sp（CuCl）遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于K_sp（CuOH），開(kāi)始沒(méi)有CuOH生成，而是生成CuCl，說(shuō)明氯離子濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氫氧根離子濃度．

解答 解：方法一：CuSO₄溶液與NaCl、Cu粉、鹽酸在加熱條件反應(yīng)得到[CuCl₃]^2-，過(guò)濾分離出未反應(yīng)的Cu，濾液中含有CuCl₃]^2-，在水溶液中存在平衡：CuCl（白色）+2Cl^-?[CuCl₃]^2-（無(wú)色溶液），加入水進(jìn)行稀釋，有利于CuCl沉淀的生成，再經(jīng)過(guò)過(guò)濾分離，洗滌干燥得到CuCl．
（1）由題目信息可知，Cu、氧氣與硫酸反應(yīng)生成硫酸銅與水，反應(yīng)離子方程式為：2Cu+O₂+4H⁺$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu²⁺+2H₂O，
故答案為：2Cu+O₂+4H⁺$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu²⁺+2H₂O；
（2）升高溫度，反應(yīng)速率加快，①中“加熱”的目的是：加快反應(yīng)的速率，由于硫酸銅溶液為藍(lán)色，而[CuCl₃]^2-為無(wú)色溶液，當(dāng)觀察到溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色現(xiàn)象，即表明反應(yīng)已經(jīng)完全，
故答案為：加快反應(yīng)的速率；溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色；
（3）加入水進(jìn)行稀釋，促進(jìn)平衡：CuCl（白色）+2Cl^-[CuCl₃]^2-（無(wú)色溶液）逆向移動(dòng)，生成CuCl，
故答案為：稀釋促進(jìn)平衡CuCl（白色）+2Cl^-[CuCl₃]^2-（無(wú)色溶液）逆向移動(dòng)，生成CuCl；
（4）潮濕的CuCl在空氣中易發(fā)生水解和氧化，開(kāi)始加入的濃鹽酸及用酒精洗滌均可以抑制水解，在真空中干燥，不能與空氣接觸，防止氧化，
故答案為：濃鹽酸、95%乙醇、真空干燥；
方法二：（5）利用電解原理制備CuCl，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，Cu失去電子，與氯離子作用生成CuCl，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為：Cu-e^-+Cl^-=CuCl，
故答案為：Cu-e^-+Cl^-=CuCl；
（6）雖然K_sp（CuCl）遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于K_sp（CuOH），但陽(yáng)極區(qū)Cl^-濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于OH^-的濃度，故開(kāi)始沒(méi)有CuOH生成，而是生成CuCl，
故答案為：陽(yáng)極區(qū)Cl^-濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于OH^-的濃度．

點(diǎn)評(píng) 本題考查實(shí)驗(yàn)制備方案，涉及對(duì)工藝流程的理解、對(duì)操作與試劑的分析評(píng)價(jià)、平衡移動(dòng)、電解原理、溶度積應(yīng)用等，是對(duì)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．