Question

4．CuCl廣泛應用于化工和印染等行業．某研究性學習小組擬熱分解CuCl₂•2H₂O制備CuCl，并進行相關探究．
已知：

該小組用如圖所示裝置進行實驗（夾持儀器略）．請回答下列問題：

（1）儀器X的名稱是球形干燥管．
（2）實驗操作的先后順序是①→③→④→②→⑤．
①檢查裝置的氣密性后加入藥品    ②熄滅酒精燈，冷卻
③在“氣體入口”處通干燥HCl       ④點燃酒精燈，加熱
⑤停止通入HCl，然后通入N₂
（3）在實驗過程中，觀察到B中物質由白色變為藍色，C中試紙的顏色變化是石蕊試紙先逐漸變為紅色，后褪色．
（4）裝置D中發生反應的離子方程式是Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O．
（5）反應結束后，取出CuCl產品進行實驗，發現其中含有少量的CuCl₂或CuO雜質，根據資料信息分析：
①若雜質是CuCl₂，則產生的原因是加熱時間不足或溫度偏低．
②若雜質是CuO，則產生的原因是通入HCl的量不足．
（6）若m克CuCl₂•2H₂O全部轉化為CuO（銅元素無損耗），則固體質量減少$\frac{91m}{171}$克（用含m的式子表示）

Answer 1

分析 熱分解CuCl₂•2H₂O制備CuCl，為抑制水解，氣體入口通入HCl氣體，然后加熱A處試管，X為球形干燥管，X中無水硫酸銅變藍，可知CuCl₂•2H₂O分解生成水，又 大于300℃，發生2CuCl₂$\frac{\underline{\;大于300℃\;}}{\;}$2CuCl+Cl₂↑，則 產物中還有Cl₂，所以C中石蕊試紙先逐漸變為紅色，后褪色，D中NaOH溶液吸收尾氣；取出CuCl產品進行實驗，發現其中含有少量的CuCl₂或CuO雜質，混有CuCl₂與溫度不夠或加熱時間不足有關，混有CuO與沒有在HCl的氛圍中加熱或者未等試管冷卻就停止通入HCl氣體有關，以此來解答．

解答 解：（1）由圖及常見的儀器可知，儀器X的名稱為球形干燥管，故答案為：球形干燥管；
（2）實驗中有氣體生成，先檢驗裝置的氣密性，且熱分解CuCl₂•2H₂O制備CuCl，防止CuCl被氧化和Cu⁺水解所以必須要先趕走裝置中的氧氣和水蒸氣后才加熱，且要在HCl氣流中加熱制備，反應結束后先熄滅酒精燈，應該要繼續通入氮氣直至裝置冷切，所以操作順序為：①-③-④-②-⑤，
故答案為：③-④-②；
（3）B中有白色變為藍色，說明有水生成，產物中還有Cl₂，所以C中石蕊試紙先逐漸變為紅色，后褪色，
故答案為：石蕊試紙先逐漸變為紅色，后褪色；
（4）D中是Cl₂和NaOH反應生成氯化鈉、次氯酸鈉和水，反應的離子方程式為Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O，
故答案為：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O；
（5）①由2CuCl₂$\frac{\underline{\;大于300℃\;}}{\;}$2CuCl+Cl₂↑，雜質是CuCl₂說明CuCl₂沒有反應完全，分解溫度不高，故答案為：加熱時間不足或溫度偏低；
②雜質是氧化銅，說明CuCl被氧氣氧化才產生了CuO，說明裝置中有氧氣，可能是沒有在HCl的氛圍中加熱或者未等試管冷卻就停止通入HCl氣體，故答案為：通入HCl的量不足；
（6）若m克CuCl₂•2H₂O全部轉化為CuO（銅元素無損耗），根據銅原子守恒，則固體質量減少m-$\frac{m}{171}$×80=$\frac{91m}{171}$，故答案為：$\frac{91m}{171}$．

點評 本題考查物質的制備實驗，為高頻考點，把握制備實驗原理、實驗裝置的作用、元素化合物知識為解答的關鍵，側重分析與實驗能力的考查，注意元素化合物與實驗相結合的訓練，（5）為解答的難點，題目難度中等．