Question

【題目】(14分)銅是一種常見的金屬元素，其有多種用途廣泛的化合物。

I、氯化亞銅(CuCl)是一種白色粉末，不溶于乙醇，微溶于水，易溶于濃鹽酸，露置在空氣中迅速被氧化成堿式鹽。可用于一氧化碳、乙炔等氣體含量的測定。以粗銅(含Cu、Fe)為原料可制備純凈的CuCl，其流程如下：

(1)氣體X的化學式 ，“酸溶”采用濃鹽酸的原因是 。

(2)“酸溶”所得溶液成分分析：c(CuCl2)=5mol·L－1，c(FeCl3)=1 mol·L－1。已知：Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10－38，Ksp[Cu(OH)2]=4.8×10－20，當溶液中金屬離子的濃度小于10－5 mol·L－1時可認為其沉淀完全，則上述流程中滴加NaOH溶液調節pH，其范圍約為 (數值取整數)。

(3)反應2的離子方程式為 。

(4)設計實驗提純析出的CuCl粗晶體： 。

II、納米氧化亞銅(Cu2O)可用作光電材料，可用電解法制得(如圖)。酸性介質中Cu2O不能穩定存在，潮濕的空氣中可緩慢被氧化成CuO。

(5)陽極的電極反應式為： 。

(6)電解過程中從燒杯底部通入N2，其可能的作用：

①攪動溶液，使OH－迅速擴散；② 。

Answer 1

【答案】

(1)Cl2；抑制Fe3+、Cu2+的水解，且不引入雜質

(2)3～4

(3)2Cu2++SO2+2Cl－+2H2O=2CuCl↓+SO42－+4H+

(4)將CuCl粗晶體用蒸餾水洗滌后再用無水乙醇沖洗，最后真空烘干

(5)2Cu－2e－+2OH－=Cu2O+H2O

(6)作為保護氣防止空氣中的氧氣氧化電解產生的Cu2O

【解析】

試題分析：I、(1)根據(2)的提示，反應1生成了CuCl2和FeCl3，因此氣體X為氯氣，“酸溶”采用濃鹽酸可以抑制Fe3+、Cu2+的水解，且不引入雜質，故答案為：Cl2；抑制Fe3+、Cu2+的水解，且不引入雜質；

(2)溶度積常數越小的越先沉淀，根據溶度積常數知，先生成沉淀的是Fe(OH)3，當c(Fe3+)=10－5 mol·L－1時， c(OH-)==×10-11mol/L，此時溶液的pH在3~4之間，c2(OH-)·c(Cu2+)=(×10-11mol/L)2×5mol·L－1＜4.8×10－20，Cu2+不會沉淀，故答案為：3～4；

(3)反應2是通入的二氧化硫將氯化銅還原為CuCl，離子方程式為2Cu2++SO2+2Cl－+2H2O=2CuCl↓+SO42－+4H+，故答案為：2Cu2++SO2+2Cl－+2H2O=2CuCl↓+SO42－+4H+；

(4)根據題意，氯化亞銅(CuCl)是一種白色粉末，不溶于乙醇，微溶于水，易溶于濃鹽酸，露置在空氣中迅速被氧化成堿式鹽。提純析出的CuCl粗晶體的步驟為：將CuCl粗晶體用蒸餾水洗滌后再用無水乙醇沖洗，最后真空烘干，故答案為：將CuCl粗晶體用蒸餾水洗滌后再用無水乙醇沖洗，最后真空烘干；

II、(5)陽極發生氧化反應，陽極銅失去電子生成銅兩種，與溶液中陰極生成的氫氧根離子反應生成氧化亞銅，電極反應式為2Cu－2e－+2OH－=Cu2O+H2O，故答案為：2Cu－2e－+2OH－=Cu2O+H2O；

(6)電解過程中從燒杯底部通入N2，其可能的作用：①攪動溶液，使OH－迅速擴散；②作為保護氣防止空氣中的氧氣氧化電解產生的Cu2O，故答案為：作為保護氣防止空氣中的氧氣氧化電解產生的Cu2O。