Question

【題目】無水CuCl2為棕黃色固體，用于顏料、木材防腐等工業，并用作消毒劑、媒染劑、催化劑等。實驗室用如圖所示裝置制取CuCl2。(夾持裝置省略)

步驟1：制備時，首先按照圖1所示連接實驗裝置。打開兩處的止水夾，檢驗裝置的氣密性。

步驟2：用鑷子向H管一端裝入少量石棉，將其置于H管連通管以下部分且靠近連通管約處，將卷成團狀的細銅絲置于石棉上。H管的另外一端裝入少量KMnO4固體。在注射器中裝入少量濃鹽酸，待用。

步驟3：關閉止水夾2，打開止水夾1，將H管如圖2所示傾斜放置，點燃酒精燈，加熱銅絲直至其呈紅熱狀態。立即將濃鹽酸注入H管使其與KMnO4發生反應(注意調整H管傾斜度以利于濃鹽酸的加入)，觀察到有黃綠色氣體通過連通管部分進入H管另一端，繼而與熱銅絲燃燒得到產物。

待反應結束后，等待一段時間再打開止水夾2，關閉止水夾1，拉動注射器將蒸餾水慢慢的吸入H管中，在H管底部得到CuCl2溶液。最后進行尾氣的處理操作。請回答以下有關問題。

(1)檢驗圖1所示裝置氣密性時的操作方法是______。反應過程中將H管傾斜放置的目的是_________(寫出一條即可)。

(2)濃鹽酸與KMnO4反應的化學方程式為______。熱銅絲燃燒得到產物時，銅絲上方的H管中觀察到的現象是_____。反應結束后，“等待一段時間”再進行后續操作的原因是______。

(3)實驗觀察到蒸餾水慢慢地吸入H管中時，H管底部得到CuCl2溶液的顏色，有一個從黃綠色到綠色再到藍綠色的變化過程。已知在溶液中[Cu(H2O)4]2+呈藍色，[CuCl4]2-呈黃色。請用方程式表示溶液顏色變化的化學平衡體系：___。

(4)H管中銅絲不直接放置在右管底部的優點是___(寫出兩條即可)。

Answer 1

【答案】慢慢向上拉動注射器 便于用酒精燈加熱(或有利于氯氣與銅絲的接觸等) 2KMnO4+16HCl(濃)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O 有棕黃色的煙產生 防止蒸餾水使熱的H管炸裂 [CuCl4]2-+4H2O[Cu(H2O)4]2++4Cl- 有利于氯氣與銅絲接觸②有利于觀察溶液的形成過程③防止(或減少)反應過程中H管炸裂等

【解析】

(1)根據壓強對氣體體積的影響分析；Cu與Cl2反應在加熱條件下進行；

(2)濃鹽酸具有還原性，KMnO4具有氧化性，二者混合發生氧化還原反應，產生KCl、MnCl2、Cl2、H2O，據此書寫反應的化學方程式,結合CuCl2是棕黃色固體分析實驗現象；玻璃導熱性差，放置一段時間，H管溫度降低，進入水，就可以避免H管炸裂；

(3)根據不同微粒的顏色的不同，結合平衡移動分析判斷；

(4)從反應物接觸面積大小、觀察溶液顏色變化、實驗安全等角度分析判斷。

(1)檢查裝置氣密性的方法是慢慢向上拉動注射器，使裝置中氣體壓強減小，外界大氣壓大于裝置內氣體壓強，水、NaOH溶液會沿導氣管進入裝置，形成一段穩定的水柱，從而證明裝置氣密性良好；

KMnO4與濃鹽酸混合反應產生Cl2，Cl2與Cu在加熱時反應產生CuCl2，Cu絲放在石棉絨上，將H管傾斜，就可以增大H管中Cu的受熱面積，便于用酒精燈加熱(或有利于氯氣與銅絲的接觸等)；

(2)濃鹽酸具有還原性，KMnO4具有氧化性，二者混合發生氧化還原反應，產生KCl、MnCl2、Cl2、H2O，根據電子守恒、原子守恒，可得該反應的化學方程式為：2KMnO4+16HCl(濃)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O；Cu與Cl2加熱反應產生CuCl2，使H管上部空間產生棕黃色的煙；該反應在加熱條件下進行，反應放出熱量，使H管內氣體溫度很高，反應結束后，“等待一段時間”待容器冷卻后再拉動注射器將蒸餾水慢慢的吸入H管中，在H管底部得到CuCl2溶液。就可防止蒸餾水使熱的H管炸裂；

(3)H管底部得到CuCl2溶液的顏色，有一個從黃綠色到綠色再到藍綠色的變化過程。這是由于在溶液中[CuCl4]2-呈黃色，[Cu(H2O)4]2+呈藍色，在剛開始時溶液中[CuCl4]2-濃度較大，溶液顯黃色，隨著水的加入，溶液中水含量增多，發生反應：[CuCl4]2-+4H2O[Cu(H2O)4]2++4Cl-，使[CuCl4]2-濃度減小，而[Cu(H2O)4]2+濃度逐漸增大，因此溶液顏色從黃綠色到綠色再到藍綠色的變化過程；

(4)在進行該實驗時，H管中銅絲不直接放置在右管底部而是放在石棉絨上，可以使H管中Cu絲底部有一定的空間，就有利于氯氣與銅絲接觸，使反應速率加快；同時可防止(或減少)反應過程中反應放出熱，由于Cu絲直接接觸容器導致H管炸裂；也有利于觀察溶液的形成過程及溶液的顏色變化等。