Question

1．CuCl是应用广泛的有机合成催化剂，可采取不同方法制取．
方法一  铜粉还原CuSO₄溶液
CuSO₄溶液$→_{加热①}^{NaCl、过量Cu粉、浓盐酸}$ $\stackrel{过滤}{→}$滤液 $→_{②}^{水}$ $\stackrel{过滤}{→}$滤渣$→_{92%乙醇}^{洗涤}$$\stackrel{真空干燥}{→}$CuCl
已知：CuCl难溶于水和乙醇，在水溶液中存在平衡：CuCl（白色）+2Cl^-?[CuCl₃]^2-（无色溶液）．
（1）将废铜板浸入热的H₂SO₄溶液中，并通入空气，可以生成CuSO₄．该反应的离子方程式为2Cu+O₂+4H⁺$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu²⁺+2H₂O．
（2）①中“加热”的目的是加快反应的速率，当观察到溶液由蓝色变为无色现象，即表明反应已经完全．
（3）②中加入大量水的作用是稀释促进平衡CuCl（白色）+2Cl^-[CuCl₃]^2-（无色溶液）逆向移动，生成CuCl．
（4）潮湿的CuCl在空气中易发生水解和氧化．上述流程中，为防止水解和氧化所添加的试剂或采取的操作是浓盐酸、95%乙醇、真空干燥． 
方法二  铜电极电解饱和食盐水（实验装置如图）
（5）阳极的电极反应式为Cu-e^-+Cl^-=CuCl．
（6）实验开始时，阳极附近没有产生CuOH沉淀的原因是阳极区Cl^-浓度远远高于OH^-的浓度．（已知：K_sp（CuCl）=1.2×10^-6，K_sp（CuOH）=1.2×10^-14）

Answer 1

分析 方法一：CuSO₄溶液与NaCl、Cu粉、盐酸在加热条件反应得到[CuCl₃]^2-，过滤分离出未反应的Cu，滤液中含有CuCl₃]^2-，在水溶液中存在平衡：CuCl（白色）+2Cl^-?[CuCl₃]^2-（无色溶液），加入水进行稀释，有利于CuCl沉淀的生成，再经过过滤分离，洗涤干燥得到CuCl．
（1）由题目信息可知，Cu、氧气与硫酸反应生成硫酸铜与水；
（2）加热可以加快反应速率，由于硫酸铜溶液为蓝色，而[CuCl₃]^2-为无色溶液，根据溶液颜色变化判断反应已经完全；
（3）加入水进行稀释，有利于CuCl沉淀的生成；
（4）潮湿的CuCl在空气中易发生水解和氧化，开始加入的浓盐酸及用酒精洗涤均可以抑制水解，在真空中干燥，不能与空气接触；
方法二：（5）利用电解原理制备CuCl，阳极发生氧化反应，Cu失去电子，与氯离子作用生成CuCl；
（6）由于K_sp（CuCl）远远大于K_sp（CuOH），开始没有CuOH生成，而是生成CuCl，说明氯离子浓度远远大于氢氧根离子浓度．

解答 解：方法一：CuSO₄溶液与NaCl、Cu粉、盐酸在加热条件反应得到[CuCl₃]^2-，过滤分离出未反应的Cu，滤液中含有CuCl₃]^2-，在水溶液中存在平衡：CuCl（白色）+2Cl^-?[CuCl₃]^2-（无色溶液），加入水进行稀释，有利于CuCl沉淀的生成，再经过过滤分离，洗涤干燥得到CuCl．
（1）由题目信息可知，Cu、氧气与硫酸反应生成硫酸铜与水，反应离子方程式为：2Cu+O₂+4H⁺$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu²⁺+2H₂O，
故答案为：2Cu+O₂+4H⁺$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu²⁺+2H₂O；
（2）升高温度，反应速率加快，①中“加热”的目的是：加快反应的速率，由于硫酸铜溶液为蓝色，而[CuCl₃]^2-为无色溶液，当观察到溶液由蓝色变为无色现象，即表明反应已经完全，
故答案为：加快反应的速率；溶液由蓝色变为无色；
（3）加入水进行稀释，促进平衡：CuCl（白色）+2Cl^-[CuCl₃]^2-（无色溶液）逆向移动，生成CuCl，
故答案为：稀释促进平衡CuCl（白色）+2Cl^-[CuCl₃]^2-（无色溶液）逆向移动，生成CuCl；
（4）潮湿的CuCl在空气中易发生水解和氧化，开始加入的浓盐酸及用酒精洗涤均可以抑制水解，在真空中干燥，不能与空气接触，防止氧化，
故答案为：浓盐酸、95%乙醇、真空干燥；
方法二：（5）利用电解原理制备CuCl，阳极发生氧化反应，Cu失去电子，与氯离子作用生成CuCl，阳极的电极反应式为：Cu-e^-+Cl^-=CuCl，
故答案为：Cu-e^-+Cl^-=CuCl；
（6）虽然K_sp（CuCl）远远大于K_sp（CuOH），但阳极区Cl^-浓度远远高于OH^-的浓度，故开始没有CuOH生成，而是生成CuCl，
故答案为：阳极区Cl^-浓度远远高于OH^-的浓度．

点评 本题考查实验制备方案，涉及对工艺流程的理解、对操作与试剂的分析评价、平衡移动、电解原理、溶度积应用等，是对学生综合能力的考查，需要学生具备扎实的基础，难度中等．