Question

5．氧化铜、氯化亚铜是重要的化工原料，广泛地用作有机合成催化剂
Ⅰ．实验室中以粗铜（含杂志Fe）为原料制备铜的氯化物，现用如图所示的实验仪器及药品来制备纯净，干燥的氯气并与粗铜反应（铁架台、铁夹、酒精灯已省略），请回答：

（1）按气流方向连接仪器接口顺序为a→d、e→h、j→f、g→b
（2）简述检验装置A气密性的操作：利用止水夹夹住导气管的橡皮管，从长颈漏斗中加水至漏斗内外形成液面高度差，一段时间内，液面高度差不变，说明气密性良好
（3）D中发生反应的化学式为Cu+Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuCl₂、2Fe+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl₃
（4）反应后，装置B中溶液具有漂白、消毒作用、若用钢铁（含Fe、C）制品盛装该溶液会发生电化学腐蚀，钢铁制品表面生成红褐色沉淀、溶液会失去漂白、杀菌消毒功效．该电化学腐蚀过程中正极反应式为ClO^-+2e^-+H₂O=Cl^-+2OH^-
Ⅱ．将上述实验制得的固体产物按如图流程操作，请回答：

（1）用稀盐酸溶解固体的原因为抑制Cu²⁺、Fe³⁺水解
（2）已知CuCl难溶于水，由溶液2制CuCl的离子方程式为2Cu²⁺+2Cl^-+SO₂+2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuCl↓+4H⁺+SO₄^2-
（3）用下面的方法测定固体产物中CuCl₂的质量分数：取2.00mL溶液2转移到锥形瓶中，再加入过量的20%KI溶液，再滴入几滴淀粉溶液，用0.200mol/L Na₂S₂O₃标准溶液滴定，反应原理为2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂、I₂+2S₂O${\;}_{3}^{2-}$=S₄O${\;}_{4}^{2-}$+2I^-，重复滴定三次，平均消耗Na₂S₂O₃标准溶液20.00mL，则固体产物中CuCl₂的质量分数为83.1%．

Answer 1

分析 I．（1）KMnO₄与浓盐酸制取的Cl₂含有HCl和H₂O，用饱和食盐水除去HCl，用浓硫酸除去H₂O，然后Cl₂与Cu反应，最后用NaOH溶液吸收未反应的Cl₂，防止污染空气；
（2）利用止水夹夹住导气管的橡皮管，从长颈漏斗中加水至漏斗内外形成液面高度差，一段时间内，液面高度差不变，说明气密性良好；
（3）D中发生反应有：氯气与Cu反应生成氯化铜，与Fe反应生成氯化铁；
（4）装置B吸收未反应的氯气，反应生成NaCl、NaClO，NaClO具有漂白性，钢铁制品表面生成红褐色沉淀、溶液会失去漂白、杀菌消毒功效，说明ClO^-在正极上得电子，发生还原反应生产Cl^-，由于为碱性条件，还生成OH^-，
Ⅱ．粗铜含有Fe，制备的CuCl₂中含有FeCl₃，CuCl₂和FeCl₃均为强酸弱碱盐，能发生水解反应，水解产物均有HCl，加稀盐酸溶解，能抑制氯化铜、氯化铁水解，加入氢氧化钠溶液，消耗溶液中H⁺，调节pH使杂质Fe³⁺转化为沉淀而除去，溶液2含有CuCl₂，通入一定量的SO₂，生成沉淀CuCl，发生氧化还原反应，SO₂为还原剂，被氧化为SO₄²?；
（3）由2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂、I₂+2S₂O₃^2-=S₄O₄^2-+2I^-，可得关系式2n（ClCl₂）～I₂～2n（S₂O₃^2-），据此计算200mL溶液中n（ClCl₂），进而计算ClCl₂的质量分数．

解答 解：I．（1）KMnO₄与浓盐酸制取的Cl₂含有HCl和H₂O，用饱和食盐水除去HCl，用浓硫酸除去H₂O，然后Cl₂与Cu反应，最后用NaOH溶液吸收未反应的Cl₂，防止污染空气，故按气流方向连接仪器接口顺序为a→d、e→j、h→f、g→b，
故答案为：d；e；j；h；f；g；b；
（2）检验A装置气密性方法为：利用止水夹夹住导气管的橡皮管，从长颈漏斗中加水至漏斗内外形成液面高度差，一段时间内，液面高度差不变，说明气密性良好，
故答案为：利用止水夹夹住导气管的橡皮管，从长颈漏斗中加水至漏斗内外形成液面高度差，一段时间内，液面高度差不变，说明气密性良好；
（3）D中发生反应有：氯气与Cu反应生成氯化铜，与Fe反应生成氯化铁，反应方程式为：Cu+Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuCl₂、2Fe+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl₃，
故答案为：Cu+Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuCl₂、2Fe+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl₃；
（4）装置B吸收未反应的氯气，反应生成NaCl、NaClO，NaClO具有漂白性，钢铁制品表面生成红褐色沉淀、溶液会失去漂白、杀菌消毒功效，说明ClO^-在正极上得电子，发生还原反应生产Cl^-，由于为碱性条件，还生成OH^-，该电化学腐蚀过程中正极反应式为：ClO^-+2e^-+H₂O=Cl^-+2OH^-，
故答案为：ClO^-+2e^-+H₂O=Cl^-+2OH^-；
Ⅱ．粗铜含有Fe，制备的CuCl₂中含有FeCl₃，CuCl₂和FeCl₃均为强酸弱碱盐，能发生水解反应，水解产物均有HCl，加稀盐酸溶解，能抑制氯化铜、氯化铁水解，加入氢氧化钠溶液，消耗溶液中H⁺，调节pH使杂质Fe³⁺转化为沉淀而除去，溶液2含有CuCl₂，通入一定量的SO₂，生成沉淀CuCl，发生氧化还原反应，SO₂为还原剂，被氧化为SO₄²?，
（1）由上述分析可知，用稀盐酸溶解固体的原因是：抑制Cu²⁺、Fe³⁺水解，
故答案为：抑制Cu²⁺、Fe³⁺水解；
（2）溶液2含有CuCl₂，通入一定量的SO₂，生成沉淀CuCl，发生氧化还原反应，SO₂为还原剂，被氧化为SO₄²?，反应离子方程式为：2Cu²⁺+2Cl^-+SO₂+2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuCl↓+4H⁺+SO₄^2-，
故答案为：2Cu²⁺+2Cl^-+SO₂+2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuCl↓+4H⁺+SO₄^2-；
（3）由2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂、I₂+2S₂O₃^2-=S₄O₄^2-+2I^-，可得关系式2n（ClCl₂）～I₂～2n（S₂O₃^2-），故200mL溶液中n（ClCl₂）=n（S₂O₃^2-）=0.02L×0.2mol/L×$\frac{200mL}{2mL}$=0.4mol，则样品中m（ClCl₂）=0.4mol×135g/mol=54g，则ClCl₂的质量分数为$\frac{54g}{65g}$×100%=83.1%，
故答案为：83.1%．

点评 本题考查物质的制备实验方案、化学工艺流程，涉及对装置及操作的分析评价、气密性检验、电化学腐蚀、滴定计算等，侧重于基础知识的综合应用，难度中等．