Question

1．CuCl是應用廣泛的有機合成催化劑，可采取不同方法制�。�
方法一  銅粉還原CuSO₄溶液
CuSO₄溶液$→_{加熱①}^{NaCl、過量Cu粉、濃鹽酸}$ $\stackrel{過濾}{→}$濾液 $→_{②}^{水}$ $\stackrel{過濾}{→}$濾渣$→_{92%乙醇}^{洗滌}$$\stackrel{真空干燥}{→}$CuCl
已知：CuCl難溶于水和乙醇，在水溶液中存在平衡：CuCl（白色）+2Cl^-?[CuCl₃]^2-（無色溶液）．
（1）將廢銅板浸入熱的H₂SO₄溶液中，并通入空氣，可以生成CuSO₄．該反應的離子方程式為2Cu+O₂+4H⁺$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu²⁺+2H₂O．
（2）①中“加熱”的目的是加快反應的速率，當觀察到溶液由藍色變?yōu)闊o色現(xiàn)象，即表明反應已經(jīng)完全．
（3）②中加入大量水的作用是稀釋促進平衡CuCl（白色）+2Cl^-[CuCl₃]^2-（無色溶液）逆向移動，生成CuCl．
（4）潮濕的CuCl在空氣中易發(fā)生水解和氧化．上述流程中，為防止水解和氧化所添加的試劑或采取的操作是濃鹽酸、95%乙醇、真空干燥． 
方法二  銅電極電解飽和食鹽水（實驗裝置如圖）
（5）陽極的電極反應式為Cu-e^-+Cl^-=CuCl．
（6）實驗開始時，陽極附近沒有產(chǎn)生CuOH沉淀的原因是陽極區(qū)Cl^-濃度遠遠高于OH^-的濃度．（已知：K_sp（CuCl）=1.2×10^-6，K_sp（CuOH）=1.2×10^-14）

Answer 1

分析 方法一：CuSO₄溶液與NaCl、Cu粉、鹽酸在加熱條件反應得到[CuCl₃]^2-，過濾分離出未反應的Cu，濾液中含有CuCl₃]^2-，在水溶液中存在平衡：CuCl（白色）+2Cl^-?[CuCl₃]^2-（無色溶液），加入水進行稀釋，有利于CuCl沉淀的生成，再經(jīng)過過濾分離，洗滌干燥得到CuCl．
（1）由題目信息可知，Cu、氧氣與硫酸反應生成硫酸銅與水；
（2）加熱可以加快反應速率，由于硫酸銅溶液為藍色，而[CuCl₃]^2-為無色溶液，根據(jù)溶液顏色變化判斷反應已經(jīng)完全；
（3）加入水進行稀釋，有利于CuCl沉淀的生成；
（4）潮濕的CuCl在空氣中易發(fā)生水解和氧化，開始加入的濃鹽酸及用酒精洗滌均可以抑制水解，在真空中干燥，不能與空氣接觸；
方法二：（5）利用電解原理制備CuCl，陽極發(fā)生氧化反應，Cu失去電子，與氯離子作用生成CuCl；
（6）由于K_sp（CuCl）遠遠大于K_sp（CuOH），開始沒有CuOH生成，而是生成CuCl，說明氯離子濃度遠遠大于氫氧根離子濃度．

解答 解：方法一：CuSO₄溶液與NaCl、Cu粉、鹽酸在加熱條件反應得到[CuCl₃]^2-，過濾分離出未反應的Cu，濾液中含有CuCl₃]^2-，在水溶液中存在平衡：CuCl（白色）+2Cl^-?[CuCl₃]^2-（無色溶液），加入水進行稀釋，有利于CuCl沉淀的生成，再經(jīng)過過濾分離，洗滌干燥得到CuCl．
（1）由題目信息可知，Cu、氧氣與硫酸反應生成硫酸銅與水，反應離子方程式為：2Cu+O₂+4H⁺$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu²⁺+2H₂O，
故答案為：2Cu+O₂+4H⁺$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu²⁺+2H₂O；
（2）升高溫度，反應速率加快，①中“加熱”的目的是：加快反應的速率，由于硫酸銅溶液為藍色，而[CuCl₃]^2-為無色溶液，當觀察到溶液由藍色變?yōu)闊o色現(xiàn)象，即表明反應已經(jīng)完全，
故答案為：加快反應的速率；溶液由藍色變?yōu)闊o色；
（3）加入水進行稀釋，促進平衡：CuCl（白色）+2Cl^-[CuCl₃]^2-（無色溶液）逆向移動，生成CuCl，
故答案為：稀釋促進平衡CuCl（白色）+2Cl^-[CuCl₃]^2-（無色溶液）逆向移動，生成CuCl；
（4）潮濕的CuCl在空氣中易發(fā)生水解和氧化，開始加入的濃鹽酸及用酒精洗滌均可以抑制水解，在真空中干燥，不能與空氣接觸，防止氧化，
故答案為：濃鹽酸、95%乙醇、真空干燥；
方法二：（5）利用電解原理制備CuCl，陽極發(fā)生氧化反應，Cu失去電子，與氯離子作用生成CuCl，陽極的電極反應式為：Cu-e^-+Cl^-=CuCl，
故答案為：Cu-e^-+Cl^-=CuCl；
（6）雖然K_sp（CuCl）遠遠大于K_sp（CuOH），但陽極區(qū)Cl^-濃度遠遠高于OH^-的濃度，故開始沒有CuOH生成，而是生成CuCl，
故答案為：陽極區(qū)Cl^-濃度遠遠高于OH^-的濃度．

點評 本題考查實驗制備方案，涉及對工藝流程的理解、對操作與試劑的分析評價、平衡移動、電解原理、溶度積應用等，是對學生綜合能力的考查，需要學生具備扎實的基礎，難度中等．