Question

10．CuCl₂、CuCl是重要的化工原料，廣泛地用作有機(jī)合成催化劑．實(shí)驗(yàn)室中以粗銅（含雜質(zhì)Fe）為原料，一種制備銅的氯化物的流程如圖1：

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）如圖2裝置進(jìn)行反應(yīng)①，導(dǎo)管a通入氯氣（夾持儀器和加熱裝置省略）．觀察到的現(xiàn)象是試管內(nèi)有棕色煙產(chǎn)生，寫出銅與氯氣反應(yīng)的化學(xué)方程式Cu+Cl₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$CuCl₂．
（2）上述流程中固體K溶于稀鹽酸的目的是避免Cu²+水解．試劑X、固體J的物質(zhì)分別為c．
a．NaOH   Fe（OH）₃ b．NH₃•H₂O  Fe（OH）₂
c．CuO    Fe（OH）₃    d．CuSO₄     Cu（OH）₂
（3）反應(yīng)②是向溶液2中通入一定量的SO₂，加熱一段時(shí)間后生成CuCl白色沉淀．寫出制備CuCl的離子方程式2Cu²⁺+2Cl^-+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+SO₄^2-+4H⁺．
（4）反應(yīng)后，如圖盛有NaOH溶液的廣口瓶中溶液具有漂白、消毒作用，若用鋼鐵（含F(xiàn)e、C）制品盛裝該溶液會(huì)發(fā)生電化學(xué)腐蝕，鋼鐵制品表面生成紅褐色沉淀，溶液會(huì)失去漂白、殺菌消毒功效．該紅褐色沉淀的主要化學(xué)式是Fe（OH）₃．該腐蝕過(guò)程的正極反應(yīng)式為ClO^-+2e^-+H₂O=Cl^-+2OH^-．
（5）以石墨為電極，電解CuCl₂溶液時(shí)發(fā)現(xiàn)陰極上也會(huì)有部分CuCl析出，寫出此過(guò)程中陰極上的電極反應(yīng)式Cu²⁺+e^-+Cl^-=CuCl．

Answer 1

分析 粗銅（含雜質(zhì)Fe）與氯氣反應(yīng)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(shí)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(guò)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(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，過(guò)濾除去，試劑X可以為CuO、氫氧化銅等，結(jié)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(jié)晶得到CuCl₂•2H₂O，再經(jīng)過(guò)過(guò)濾、洗滌、干燥得到純凈的晶體．
（1）銅在氯氣中燃燒產(chǎn)生棕色氯化銅煙；
（2）氯化銅、氯化鐵在溶液中會(huì)發(fā)生水解，銅鹽水解生成氫氧化銅，保持溶液呈強(qiáng)酸性，避免銅離子水解損失，調(diào)節(jié)pH目的是使溶液中鐵離子轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀；
（3）銅離子是氧化劑，SO₂是還原劑，生成CuCl和SO₄^2-；
（4）氫氧化鈉溶液吸收氯氣，生成有次氯酸鈉，生鐵在次氯酸鈉和氫氧化鈉的混合溶液中發(fā)生電化學(xué)腐蝕，碳等雜質(zhì)為正極，鐵為負(fù)極，正極發(fā)生還原反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，紅褐色沉淀為氫氧化鐵，正極上ClO^-得電子生成Cl^-；
（5）Cu²⁺在陰極上得電子，銅元素的化合價(jià)可以降至+1價(jià)、0價(jià)，部分CuCl析出是Cu²⁺得到電子生成CuCl，結(jié)合電荷守恒配平書寫電極反應(yīng)．

解答 解：（1）銅在氯氣中燃燒生成固體氯化銅，觀察到棕黃色的煙，反應(yīng)為：Cu+Cl₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$CuCl₂，
故答案為：試管內(nèi)有棕色煙產(chǎn)生；Cu+Cl₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$CuCl₂；
（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(huì)產(chǎn)生渾濁，所以加入過(guò)量的鹽酸來(lái)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(zhì)可加試劑具有與酸反應(yīng)，且不引入Cu²⁺之外的離子，故用CuO或Cu₂（OH）或Cu₂（OH）₂CO₃，調(diào)節(jié)pH目的是使溶液中鐵離子轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，過(guò)濾除去，且不能引入新雜質(zhì)，
故答案為：避免Cu²⁺水解；c；
（3）根據(jù)信息可知：在加熱條件下，SO₂與銅離子反應(yīng)生成CuCl白色沉淀和SO₄^2-，其反應(yīng)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=2CuCl↓+SO₄^2-+4H⁺；
（4）氫氧化鈉溶液吸收氯氣，生成有次氯酸鈉，生鐵在次氯酸鈉和氫氧化鈉的混合溶液中發(fā)生電化學(xué)腐蝕，碳等雜質(zhì)為正極，鐵為負(fù)極．負(fù)極的電極反應(yīng)式為Fe-2e^-=Fe²⁺，F(xiàn)e²⁺+2OH-=Fe（OH）₂，4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃，正極的電極反應(yīng)式為ClO^-+2e^-+H₂O=Cl^-+2OH^-，紅褐色沉淀為氫氧化鐵，
故答案為：Fe（OH）₃；ClO^-+2e^-+H₂O=Cl^-+2OH^-；
（5）以石墨為電極，電解CuCl₂溶液時(shí)發(fā)現(xiàn)陰極上也會(huì)有部分CuCl析出，陰極上是得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，Cu²⁺得到電子生成CuCl，電極反應(yīng)為：Cu²⁺+e^-+Cl^-=CuCl，
故答案為：Cu²⁺+e^-+Cl^-=CuCl．

點(diǎn)評(píng) 本題以實(shí)驗(yàn)室制備氯化銅為背景，考查了物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)操作、離子檢驗(yàn)、除雜質(zhì)、離子方程式的書寫、原電池原理的應(yīng)用等，題目涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，側(cè)重于基礎(chǔ)知識(shí)的綜合應(yīng)用的考查，題目難度中等．