Question

20．实验室中用氯气与粗铜（杂质只有Fe）反应，制备铜的氯化物的流程如下．

（1）实验室采用下图所示的装置，完成反应①，有关仪器接口按气流方向连接的正确顺序是：a→d、e、h、i、f、g、b（铁架台、铁夹省略）．其中装置B的作用是尾气处理．

（2）连接好装置后，加入药品前，应该进行的实验操作是检查装置气密性．实验中大试管需要加热，加热前应进行的一步重要操作是通入一段时间的氯气，将装置中的空气排尽，反应时，在盛粗铜粉的试管中观察到的现象是棕黄色的烟．
（3）上述流程中试剂X可以是氧化铜或氢氧化铜，固体1需要加稀盐酸溶解，其理由是抑制氯化铜、氯化铁水解（或抑制Cu²⁺、Fe³⁺水解）；操作2需在HCl气流中经过加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等步骤．
（4）若开始取的粗铜与足量Cl₂反应，经上述流程制备CuCl₂•2H₂O，最终得到干燥产品的产量比理论值增大；（填“增大”、“减小”、“没有变化”）分析出现此情况的主要原因加入试剂X为CuO生成了CuCl₂，使产品增加．

Answer 1

分析 粗铜中杂质只有Fe，与氯气反应得到固体甲中有氯化铜、氯化铁，用盐酸溶解，抑制氯化铜、氯化铁水解，溶液1中加入X调节溶液pH，得到溶液2，经过系列操作得到CuCl₂•2H₂O，故溶液2为CuCl₂溶液，则调节pH目的是使溶液中铁离子转化为Fe（OH）₃沉淀，过滤除去，试剂X可以为CuO、氢氧化铜等，结合题目信息可知，氯化铜溶液，加少量盐酸，抑制氯化铜水解，再蒸发浓缩、冷却到26～42℃结晶得到CuCl₂•2H₂O，再经过过滤、洗涤、干燥得到纯净的晶体，以此解答该题．

解答 解：粗铜中杂质只有Fe，与氯气反应得到固体甲中有氯化铜、氯化铁，用盐酸溶解，抑制氯化铜、氯化铁水解，溶液1中加入X调节溶液pH，得到溶液2，经过系列操作得到CuCl₂•2H₂O，故溶液2为CuCl₂溶液，则调节pH目的是使溶液中铁离子转化为Fe（OH）₃沉淀，过滤除去，试剂X可以为CuO、氢氧化铜等，结合题目信息可知，氯化铜溶液，加少量盐酸，抑制氯化铜水解，再蒸发浓缩、冷却到26～42℃结晶得到CuCl₂•2H₂O，再经过过滤、洗涤、干燥得到纯净的晶体，
（1）A装置制备氯气，C装置吸收氯气中的HCl，E装置干燥氯气，D装置中Cu与氯气反应，B装置吸收未反应的氯气，防止污染空气，按气流方向连接各仪器接口顺序是：a→d、e→h、i→f、g→b，装置B装有NaOH溶液，可与氯气反应，用作尾气处理，防止氯气污染环境，
故答案为：d、e、h、i、f、g、b；尾气处理；
（2）连接好装置后，加入药品前，应该进行的实验操作是检查装置气密性，实验中大试管需要加热，加热前应进行的一步重要操作是通入一段时间的氯气，防止铜被氧化生成氧化铜，将装置中的空气排尽，反应时，在盛粗铜粉的试管中观察到的现象是棕黄色的烟．
故答案为：检查装置气密性；通入一段时间的氯气，将装置中的空气排尽；棕黄色的烟；
（3）调节pH目的是使溶液中铁离子转化为Fe（OH）₃沉淀，过滤除去，且不能引入新杂质，而氢氧化钠、氨水、硫酸铜均引入杂质，氯化铜、氯化铁在溶液中会发生水解，用盐酸溶解，可以抑制氯化铜、氯化铁水解，蒸发浓缩时，为防止水解应在HCl气流中加热、冷却到26～42℃结晶得到CuCl₂•2H₂O，再经过过滤、洗涤、干燥得到纯净的晶体，
故答案为：氧化铜或氢氧化铜；抑制氯化铜、氯化铁水解（或抑制Cu²⁺、Fe³⁺水解）；HCl；冷却结晶；
（4）在调节溶液pH时，加入CuO反应生成了CuCl₂，使产品质量增加，
故答案为：增大；加入试剂X为CuO生成了CuCl₂，使产品增加．

点评 本题考查实验制备方案，为高考常见题型，涉及对装置的分析评价、物质的分离提纯、对操作的分析评价、含量测定等，注意对题目信息的提取应用，侧重考查学生分析解决问题的能力、知识迁移运用能力，难度中等．