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【题目】CuCl广泛应用于化工和印染等行业。某研究小组用粗铜(含杂质Fe) 为原料制备CuCl2·2H2O晶体,再用CuCl2·2H2O晶体制备CuCl。

(1)制备CuCl2·2H2O晶体:

① B装置中发生反应的化学方程式是_________________

② 装置C中粗铜粉末(含杂质Fe)与气体充分反应时的生成物是______________

③ 反应完成后,将C中的固体用稀盐酸完全溶解,再调节pH值除杂,经一系列操作便可获得CuCl2·2H2O晶体。溶解C中生成物固体时,有时会加入少量双氧水,目的是__________

(2)制取CuCl,为了制取CuCl采用如图所示装置进行实验(夹持仪器略):

已知:

④仪器X的名称是__________

⑤实验操作的先后顺序是a→__________________________→e(填操作的编号)。

a.检查装置的气密性后加入药品 b.熄灭酒精灯,冷却

c.在“气体入口”处通入干燥HCl d.点燃酒精灯,加热

e.停止通入HCl,然后通入N2

⑥装置F中NaOH溶液的作用是___________________。

⑦ 反应结束后,取出CuCl产品进行实验,发现其中含有少量的CuCl2或CuO杂质。请分析产生CuCl2杂质的原因是__________________________

【答案】MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O FeCl3 、CuCl2 将铁元素转化为Fe3+ 球形干燥管 c→d→b 吸收HCl和Cl2 加热时间不足或温度偏低

【解析】

(1)B装置是制备氯气的装置,浓硫酸能够除去氯气中的水蒸气,干燥的氯气在C中与铜和铁反应生成氯化铁和氯化铜,碱石灰可以防止空气中的水蒸气加入装置C中,同时可以除去未反应的氯气,防止污染,据此分析解答①~③;

(2)根据题意,热分解CuCl22H2O制备CuCl,需要抑制Cu2+水解,气体入口需要通入HCl气体,然后加热A处试管,X中无水硫酸铜变蓝,可以检验CuCl22H2O分解生成的水蒸气,E处试纸先变红后褪色,说明CuCl2分解生成了Cl2,F中NaOH溶液可以吸收尾气,防止污染,据此分析解答④~⑦。

(1)①圆底烧瓶中浓盐酸和二氧化锰混合加热反应生成氯气和氯化锰,反应的化学程式为4HCl+MnO2 MnCl2+Cl2↑+2H2O,故答案为:4HCl+MnO2 MnCl2+Cl2↑+2H2O;

②粗铜中的Cu和Fe均能在加热条件下与氯气反应,反应产物为氯化铜和氯化铁,故答案为:CuCl2、FeCl3;

③反应完成后,将C中的固体(含有未反应的铁)用稀盐酸完全溶解,溶液中含有CuCl2、FeCl3和FeCl2,调节pH值除杂,需要首先将亚铁离子氧化转化为铁离子,因此加入少量双氧水是氧化溶液中可能含有的Fe2+,利于通过调节溶液pH除去,故答案为:氧化溶液中可能含有的Fe2+;

(2)④由图及常见的仪器可知,仪器X的名称为球形干燥管,故答案为:球形干燥管;

⑤实验中有气体生成,需要先检查装置的气密性,且热分解CuCl22H2O制备CuCl,需要防止Cu2+水解和CuCl被氧化,所以必须要先赶走装置中的氧气和水蒸气后才能加热,并且在HCl气流中加热制备,反应结束后先熄灭酒精灯,继续通入氮气直至装置冷却,所以操作顺序为:a→c→d→b→e,故答案为:c→d→b;

⑥热分解CuCl22H2O制备CuCl过程中会产生氯气和氯化氢等污染空气的气体,装置F中NaOH溶液可以吸收HCl和Cl2,防止污染,故答案为:吸收HCl和Cl2;

⑦由2CuCl2 2CuCl+Cl2↑,含有杂质CuCl2,说明CuCl2没有反应完全,分解不充分,故答案为:加热时间不足或温度偏低。

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