Question

3．實驗室中以粗銅（含雜質）為原料，某種制備銅的氯化物的流程如圖1：

按要求回答下列問題：
（1）操作①的所用到的玻璃儀器有漏斗、玻璃棒、燒杯．
（2）上述流程中，所得固體1需要加稀鹽酸溶解，其理由是抑制氯化銅、氯化鐵水解；溶液1可加試劑X用于調(diào)節(jié)pH以除去雜質，X可選用下列試劑中的（填序號）C．
a．NaOH      b．NH₃•H₂O       c．CuO      d．CuSO₄
（3）反應②是向溶液2中通入一定量的SO₂，加熱一段時間后生成CuCl白色沉淀．寫出制備CuCl的離子方程式：2Cu²⁺+2Cl^-+SO₂+2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuCl↓+4H⁺+SO₄^2-．
（4）現(xiàn)用如圖2所示的實驗儀器及藥品來制備純凈、干燥的氯氣并與粗銅反應（鐵架臺、鐵夾省略）．

①按氣流方向連接各儀器接口順序是：a→d、e→h、i→f、g→b．實驗中大試管加熱前要進行一步重要操作，其操作是通入一段時間的氯氣，將裝置中的空氣排盡．
②反應時，盛粗銅粉的試管中的現(xiàn)象是產(chǎn)生大量棕黃色煙．
（5）在溶液2轉化為CuCl₂•2H₂O的操作過程中，發(fā)現(xiàn)溶液顏色由藍色變?yōu)榫G色．小組同學欲探究其原因．已知：氯化銅溶液中有如下轉化關系：
Cu（H₂O）₄²⁺（aq）+4Cl^-（aq）?CuCl₄^2-（aq）+4H₂O（l）
   藍色                         綠色
該同學取氯化銅晶體配成藍綠色溶液Y，進行如下實驗，其中能證明溶液中有上述轉化關系的是abc（填序號）．
a．將Y稀釋，發(fā)現(xiàn)溶液呈藍色           b．在Y中加入CuCl₂晶體，溶液變?yōu)榫G色
c．在Y中加入NaCl固體，溶液變?yōu)榫G色   d．取Y進行電解，溶液顏色最終消失．

Answer 1

分析 粗銅（含雜質Fe）與氯氣反應生成氯化鐵和氯化銅，加稀鹽酸溶解，形成氯化鐵和氯化銅溶液，再加CuO或氫氧化銅等調(diào)節(jié)pH，使鐵離子轉化為氫氧化鐵沉淀，過濾得到的固體2為氫氧化鐵，溶液2為氯化銅溶液，通入二氧化硫，二氧化硫與銅離子發(fā)生氧化還原反應生成CuCl，氯化銅溶液在HCl氛圍中蒸發(fā)結晶得到CuCl₂•2H₂O．
（1）操作①為過濾，過濾操作需要玻璃儀器為：漏斗、玻璃棒、燒杯；
（2）氯化銅、氯化鐵中的金屬離子易水解，加入過量的酸可以抑制氯化銅、氯化鐵水解；用于調(diào)節(jié)pH以除去溶液1雜質可加試劑具有與酸反應，且不引入Cu²⁺之外的離子；
（3）銅離子是氧化劑，SO₂是還原劑，反應生成CuCl白色沉淀和SO₄^2-；
（4）①KMnO₄與濃鹽酸制取的Cl₂含有HCl和H₂O，用飽和食鹽水除去HCl，用濃硫酸除去H₂O，然后Cl₂與Cu反應，最后用NaOH溶液吸收未反應的Cl₂，防止污染空氣；應先制備氯氣，通一段時間排出裝置中空氣，防止銅被氧氣氧化；
②Cu與Cl₂反應產(chǎn)生大量棕黃色煙（CuCl₂）；
（5）根據(jù)平衡移動原理分析．

解答 解：粗銅（含雜質Fe）與氯氣反應生成氯化鐵和氯化銅，加稀鹽酸溶解，形成氯化鐵和氯化銅溶液，同時抑制氯化銅、氯化鐵水解，溶液1中加入X調(diào)節(jié)溶液pH，得到溶液乙，經(jīng)過系列操作得到CuCl₂•2H₂O，故溶液2為CuCl₂溶液，則調(diào)節(jié)pH目的是使溶液中鐵離子轉化為Fe（OH）₃沉淀，過濾除去，試劑X可以為CuO、氫氧化銅等，結合題目信息可知，氯化銅溶液，加少量鹽酸，抑制氯化銅水解，再蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶得到CuCl₂•2H₂O，再經(jīng)過過濾、洗滌、干燥得到純凈的晶體．
（1）鐵離子轉化為氫氧化鐵沉淀，過濾得到的固體2為氫氧化鐵，所以操作①為過濾，過濾時需要制作過濾器的漏斗、固定儀器的鐵架臺、引流用的玻璃棒、承接濾液的燒杯，所以用到的玻璃儀器有漏斗、玻璃棒、燒杯，
故答案為：漏斗、玻璃棒、燒杯；
（2）氯化銅、氯化鐵中的金屬離子易水解，直接用水溶液配制溶液會產(chǎn)生渾濁，所以加入過量的酸來溶解氯化銅、氯化鐵，以抑制氯化銅、氯化鐵水解；用于調(diào)節(jié)pH以除去溶液1雜質可加試劑具有與酸反應，且不引入Cu²⁺之外的離子，硫酸銅與氫離子不反應，不選，故用CuO或Cu₂（OH）或Cu₂（OH）₂CO₃，
故答案為：抑制氯化銅、氯化鐵水解；c；
（3）根據(jù)信息可知：在加熱條件下，SO₂與銅離子反應生成CuCl白色沉淀和SO₄^2-，其反應的離子方程式為：2Cu²⁺+2Cl^-+SO₂+2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuCl↓+4H⁺+SO₄^2-；
故答案為：2Cu²⁺+2Cl^-+SO₂+2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuCl↓+4H⁺+SO₄^2-；
（4）①儀器連接順序：Cl₂發(fā)生裝置→除去HCl氣體裝置→干燥裝置→制備裝置→多余Cl₂處理裝置，KMnO₄與濃鹽酸制取的Cl₂含有HCl和H₂O，用飽和食鹽水除去HCl，用濃硫酸除去H₂O，然后Cl₂與Cu反應，最后用NaOH溶液吸收未反應的Cl₂，防止污染空氣，所以按氣流方向各儀器接口順序是：a→d、e→h、i→f、g→b，應先制備氯氣，通入一段時間的氯氣，排出裝置中空氣，防止銅被氧氣氧化，
故答案為：d、e、h、i、f、g、b；通入一段時間的氯氣，將裝置中的空氣排盡；
②Cu與Cl₂反應產(chǎn)生大量棕黃色煙（CuCl₂），則反應時盛粗銅粉的試管中的現(xiàn)象是產(chǎn)生大量棕黃色煙；
故答案為：產(chǎn)生大量棕黃色煙；
（5）a．將Y稀釋，平衡向作反應移動，溶液呈藍色，可以能夠證明CuCl₂溶液中轉化關系，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溶液中轉化關系，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溶液中轉化關系，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溶液中轉化關系，故d錯誤．
故選：abc．

點評 本題考查實驗制備方案，涉及對裝置的分析評價、物質的分離提純、對操作的分析評價、含量測定等，注意對題目信息的提取應用，側重考查學生分析解決問題的能力、知識遷移運用能力，題目難度較大．