Question

氯化銅是一種廣泛用于生產顏料、木材防腐劑等的化工產品．某研究小組用粗銅（含雜質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反應轉化為固體1（部分儀器和夾持裝置已略去）．
①裝置B中發生反應的離子方程式是

MnO₂+4H⁺+2Cl^-

△   .

Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O

．
②有同學認為應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，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轉化為CuCl₂?2H₂O的操作過程中，發現溶液顏色出藍色變為綠色．小組同學欲探究其原因．
己知：在氯化銅溶液中有如下轉化關系：
Cu（H₂O）₄²⁺（aq）（藍色）+4Cl^-（aq）?CuCl₄^2-（aq）（黃色）+4H₂O（l）
①上述反應的化學平衡常數表達式是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溶液中有上述轉化關系的是（填序號）

abc

．
a．將Y稀釋，發現溶液呈藍色
b．在Y中加入NaCl固體，溶液變為綠色
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，小組同學發現陰極碳棒上有紅色和白色兩種顏色的固體析出．有關文獻資料表明，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管口附近．實驗中發現，碳棒上的白色物質消失，紅色物質依然存在；無色硫酸銅不變色，藍色石蕊試紙變為紅色．根據上述現象，玻璃管中發生反應的化學方程式為

2CuCl+H₂

△   .

2Cu+2HCl

．
②電解CuCl₂溶液時，陰極發生反應的電極方程式為

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生反應生成氯化錳、氯氣、水．
②HCl對反應沒有影響．
（2）由工藝流程可知，加入試劑X用于調節pH以除去雜質，主要將鐵離子轉化為氫氧化鐵沉淀，不能引入新雜質．
（3）①生成物濃度的化學計量數次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數次冪的乘積所得的比值為平衡常數，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，此常數可歸并到平衡常數中去；平衡常數只受溫度影響，與離子濃度無關．
②根據平衡移動原理分析．
（4）①根據實驗現象：白色物質消失，紅色物質依然存在；無色硫酸銅不變色，藍色石蕊試紙變為紅色，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生反應生成氯化錳、氯氣、水，反應離子方程式為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用于調節pH以除去雜質，且不能引入新雜質．
a．NaOH引入雜質鈉離子，故a錯誤；
b．NH₃?H₂O 引入銨根離子，故b錯誤；
c．CuO可以調節PH值，除去雜質，過量的CuO過濾除去，不引入雜質，故c正確；
d．Cu₂（OH）₂CO₃ 可以調節PH值，除去雜質，過量的Cu₂（OH）₂CO₃ 過濾除去，不引入雜質，故d正確；
e．CuSO₄不能調節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）的平衡常數為k=

c(CuCl 42-  )

c[Cu(H2O) 42- ]?c4(Cl-)

．
平衡常數只受溫度影響，與離子濃度無關，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，溶液變為綠色，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，溶液變為綠色，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．
（4）①根據實驗現象：白色物質消失，紅色物質依然存在；無色硫酸銅不變色，藍色石蕊試紙變為紅色，說明CuCl被氫氣還原為Cu，同時生成酸性氣體，其反應方程為：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：本題考查學生對工藝流程理解、實驗裝置的理解、平衡移動、平衡常數，物質分離提純，電解原理等，難度中等．