Question

1．氯化銅、氯化亞銅是重要的化工原料，廣泛地用作有機合成催化劑．
Ⅰ．實驗室中以粗銅（含雜質Fe）為原料制備銅的氯化物，現用如圖所示的實驗儀器及藥品來制備純凈、干燥的氯氣并與粗銅反應（鐵架臺、鐵夾、酒精燈等已省略）．請回答：

（1）裝置A中儀器Z的名稱為圓底燒瓶．
（2）按氣流方向連接各儀器接口順序為
a→d、e→j、h→f、g→b
（3）簡述檢驗裝置A氣密性的操作：用彈簧夾夾住a處橡皮管并關閉分液漏斗的活塞，向分液漏斗中加入較多的水，然后打開分液漏斗的活塞，使水緩緩流下，若分液漏斗中的水不能完全漏下，說明裝置氣密性好（或在a管處接一導管，并將導管末端插入水中，同時關閉分液漏斗的活塞，用酒精燈給圓底燒瓶微熱，若導管末端有氣泡冒出，且停止加熱恢復室溫時，導管末端形成一段小水柱，說明裝置氣密性好）．
（4）D中發生反應的化學方程式為Cu+Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuCl₂、2Fe+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl₃．
（5）反應后，裝置B中溶液具有漂白、消毒作用，若用鋼鐵（含Fe、C）制品盛裝該溶液會發生電化學腐蝕，鋼鐵制品表面生成紅褐色沉淀，溶液會失去漂白、殺菌消毒功效．該電化學腐蝕過程中正極反應式為ClO^-+2e^-+H₂O═Cl^-+2OH^-，．
Ⅱ．將上述實驗制得的固體產物按如圖所示流程操作，請回答：

（1）用稀鹽酸溶解固體的原因為抑制Cu²⁺、Fe³⁺水解．
（2）已知CuCl難溶于水，由溶液2制CuCl的離子方程式為2Cu²⁺+2Cl^-+SO₂+2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuCl↓+4H⁺+SO₄^2-．
（3）用下面的方法測定固體產物中CuCl₂的質量分數：取2.00mL溶液2轉移到錐形瓶中，再加入過量的20%KI溶液，再滴入幾滴淀粉溶液．用0.200mol/L Na₂S₂O₃標準溶液滴定．反應原理為2Cu²⁺+4I^-═2CuI↓+I₂、I₂+2S₂O₃^2-═S₄O₆^2-+2I^-．重復滴定三次，平均消耗Na₂S₂O₃標準溶液20.00mL，則固體產物中CuCl₂的質量分數為83.1%．

Answer 1

分析 I．實驗室中以粗銅（含雜質Fe）為原料制備銅的氯化物，濃鹽酸和高錳酸鉀發生反應生成氯氣，氯氣中混有氯化氫和水，可用飽和食鹽水除去氯化氫，用濃硫酸干燥，加熱時硬質試管中銅和氯氣反應生成氯化銅，用氫氧化鈉溶液吸收氯氣尾氣，防止污染空氣，
（1）儀器A為圓底燒瓶；
（2）KMnO₄與濃鹽酸制取的Cl₂含有HCl和H₂O，用飽和食鹽水除去HCl，用濃硫酸除去H₂O，然后Cl₂與Cu反應，最后用NaOH溶液吸收未反應的Cl₂，防止污染空氣；
（3）利用止水夾夾住導氣管的橡皮管，從長頸漏斗中加水至漏斗內外形成液面高度差，一段時間內，液面高度差不變，說明氣密性良好；
（4）D中發生反應有：氯氣與Cu反應生成氯化銅，與Fe反應生成氯化鐵；
（5）裝置B吸收未反應的氯氣，反應生成NaCl、NaClO，NaClO具有漂白性，鋼鐵制品表面生成紅褐色沉淀、溶液會失去漂白、殺菌消毒功效，說明ClO^-在正極上得電子，發生還原反應生產Cl^-，由于為堿性條件，還生成OH^-；
Ⅱ．粗銅（含雜質Fe）與氯氣反應生成氯化鐵和氯化銅，加稀鹽酸溶解，形成氯化鐵和氯化銅溶液，再加CuO或氫氧化銅等調節pH，使鐵離子轉化為氫氧化鐵沉淀，過濾得到的固體為氫氧化鐵，溶液2為氯化銅溶液，通入二氧化硫，二氧化硫與銅離子發生氧化還原反應生成CuCl，氯化銅溶液在HCl氛圍中蒸發結晶得到CuCl₂•2H₂O；
（3）由2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂、I₂+2S₂O₃^2-=S₄O₄^2-+2I^-，可得關系式2n（ClCl₂）～I₂～2n（S₂O₃^2-），據此計算200mL溶液中n（ClCl₂），進而計算ClCl₂的質量分數．

解答 解：I．（1）根據裝置圖可知，裝置A中儀器Z的名稱為圓底燒瓶，
故答案為：圓底燒瓶；
（2）儀器連接順序：Cl₂發生裝置→除去HCl氣體裝置→干燥裝置→制備裝置→多余Cl₂處理裝置，所以各儀器接口順序是：a→d、e→j、h→f、g→b；該實驗中有有毒氣體參加反應，所以實驗前要檢驗裝置的氣密性；
故答案為：d；e；j；h；f；g；b；
（3）檢驗裝置A的氣密性的方法是：用彈簧夾夾住a處橡皮管并關閉分液漏斗的活塞，向分液漏斗中加入較多的水，然后打開分液漏斗的活塞，使水緩緩流下，若分液漏斗中的水不能完全漏下，說明裝置氣密性好（或在a管處接一導管，并將導管末端插入水中，同時關閉分液漏斗的活塞，用酒精燈給圓底燒瓶微熱，若導管末端有氣泡冒出，且停止加熱恢復室溫時，導管末端形成一段小水柱，說明裝置氣密性好），
故答案為：用彈簧夾夾住a處橡皮管并關閉分液漏斗的活塞，向分液漏斗中加入較多的水，然后打開分液漏斗的活塞，使水緩緩流下，若分液漏斗中的水不能完全漏下，說明裝置氣密性好（或在a管處接一導管，并將導管末端插入水中，同時關閉分液漏斗的活塞，用酒精燈給圓底燒瓶微熱，若導管末端有氣泡冒出，且停止加熱恢復室溫時，導管末端形成一段小水柱，說明裝置氣密性好）；
（4）硬質試管中發生反應有：氯氣與Cu反應生成氯化銅，與Fe反應生成氯化鐵，反應方程式分別為：Cu+Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuCl₂、2Fe+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl₃；
故答案為：Cu+Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuCl₂、2Fe+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl₃；
（5）根據題意，裝置B中溶液含有次氯酸鈉，有強氧化性，所以鋼鐵（含Fe、C）在該溶液中會被次氯酸根氧化，所以該電化學腐蝕過程中，次氯酸根作氧化劑在正極發生還原反應，正極反應式為ClO^-+2e^-+H₂O═Cl^-+2OH^-，
故答案為：ClO^-+2e^-+H₂O═Cl^-+2OH^-；
Ⅱ．（1）固體中主要是氯化鐵和氯化銅，在水溶液中能水解，所以用稀鹽酸溶解固體可以抑制其水解，
故答案為：抑制Cu²⁺、Fe³⁺水解；
（2）根據信息可知：在加熱條件下，SO₂與銅離子反應生成CuCl白色沉淀和SO₄^2-，其反應的離子方程式為：2Cu²⁺+2Cl^-+SO₂+2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuCl↓+4H⁺+SO₄^2-；
故答案為：2Cu²⁺+2Cl^-+SO₂+2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuCl↓+4H⁺+SO₄^2-；
（3）由2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂、I₂+2S₂O₃^2-=S₄O₄^2-+2I^-，可得關系式2n（ClCl₂）～I₂～2n（S₂O₃^2-），故200mL溶液中n（ClCl₂）=n（S₂O₃^2-）=0.02L×0.2mol/L×$\frac{200mL}{2mL}$=0.4mol，則樣品中m（ClCl₂）=0.4mol×135g/mol=54g，則ClCl₂的質量分數為$\frac{54g}{65g}$×100%=83.1%，故答案為：83.1%．

點評 本題考查物質的制備實驗方案、化學工藝流程，涉及對裝置及操作的分析評價、氣密性檢驗、電化學腐蝕、滴定計算等，側重于基礎知識的綜合應用，難度中等．