Question

【題目】無水CuCl2為棕黃色固體，用于顏料、木材防腐等工業(yè)，并用作消毒劑、媒染劑、催化劑等。實(shí)驗(yàn)室用如圖所示裝置制取CuCl2。(夾持裝置省略)

步驟1：制備時(shí)，首先按照?qǐng)D1所示連接實(shí)驗(yàn)裝置。打開兩處的止水夾，檢驗(yàn)裝置的氣密性。

步驟2：用鑷子向H管一端裝入少量石棉，將其置于H管連通管以下部分且靠近連通管約處，將卷成團(tuán)狀的細(xì)銅絲置于石棉上。H管的另外一端裝入少量KMnO4固體。在注射器中裝入少量濃鹽酸，待用。

步驟3：關(guān)閉止水夾2，打開止水夾1，將H管如圖2所示傾斜放置，點(diǎn)燃酒精燈，加熱銅絲直至其呈紅熱狀態(tài)。立即將濃鹽酸注入H管使其與KMnO4發(fā)生反應(yīng)(注意調(diào)整H管傾斜度以利于濃鹽酸的加入)，觀察到有黃綠色氣體通過連通管部分進(jìn)入H管另一端，繼而與熱銅絲燃燒得到產(chǎn)物。

待反應(yīng)結(jié)束后，等待一段時(shí)間再打開止水夾2，關(guān)閉止水夾1，拉動(dòng)注射器將蒸餾水慢慢的吸入H管中，在H管底部得到CuCl2溶液。最后進(jìn)行尾氣的處理操作。請(qǐng)回答以下有關(guān)問題。

(1)檢驗(yàn)圖1所示裝置氣密性時(shí)的操作方法是______。反應(yīng)過程中將H管傾斜放置的目的是_________(寫出一條即可)。

(2)濃鹽酸與KMnO4反應(yīng)的化學(xué)方程式為______。熱銅絲燃燒得到產(chǎn)物時(shí)，銅絲上方的H管中觀察到的現(xiàn)象是_____。反應(yīng)結(jié)束后，“等待一段時(shí)間”再進(jìn)行后續(xù)操作的原因是______。

(3)實(shí)驗(yàn)觀察到蒸餾水慢慢地吸入H管中時(shí)，H管底部得到CuCl2溶液的顏色，有一個(gè)從黃綠色到綠色再到藍(lán)綠色的變化過程。已知在溶液中[Cu(H2O)4]2+呈藍(lán)色，[CuCl4]2-呈黃色。請(qǐng)用方程式表示溶液顏色變化的化學(xué)平衡體系：___。

(4)H管中銅絲不直接放置在右管底部的優(yōu)點(diǎn)是___(寫出兩條即可)。

Answer 1

【答案】慢慢向上拉動(dòng)注射器 便于用酒精燈加熱(或有利于氯氣與銅絲的接觸等) 2KMnO4+16HCl(濃)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O 有棕黃色的煙產(chǎn)生 防止蒸餾水使熱的H管炸裂 [CuCl4]2-+4H2O[Cu(H2O)4]2++4Cl- 有利于氯氣與銅絲接觸②有利于觀察溶液的形成過程③防止(或減少)反應(yīng)過程中H管炸裂等

【解析】

(1)根據(jù)壓強(qiáng)對(duì)氣體體積的影響分析；Cu與Cl2反應(yīng)在加熱條件下進(jìn)行；

(2)濃鹽酸具有還原性，KMnO4具有氧化性，二者混合發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生KCl、MnCl2、Cl2、H2O，據(jù)此書寫反應(yīng)的化學(xué)方程式,結(jié)合CuCl2是棕黃色固體分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；玻璃導(dǎo)熱性差，放置一段時(shí)間，H管溫度降低，進(jìn)入水，就可以避免H管炸裂；

(3)根據(jù)不同微粒的顏色的不同，結(jié)合平衡移動(dòng)分析判斷；

(4)從反應(yīng)物接觸面積大小、觀察溶液顏色變化、實(shí)驗(yàn)安全等角度分析判斷。

(1)檢查裝置氣密性的方法是慢慢向上拉動(dòng)注射器，使裝置中氣體壓強(qiáng)減小，外界大氣壓大于裝置內(nèi)氣體壓強(qiáng)，水、NaOH溶液會(huì)沿導(dǎo)氣管進(jìn)入裝置，形成一段穩(wěn)定的水柱，從而證明裝置氣密性良好；

KMnO4與濃鹽酸混合反應(yīng)產(chǎn)生Cl2，Cl2與Cu在加熱時(shí)反應(yīng)產(chǎn)生CuCl2，Cu絲放在石棉絨上，將H管傾斜，就可以增大H管中Cu的受熱面積，便于用酒精燈加熱(或有利于氯氣與銅絲的接觸等)；

(2)濃鹽酸具有還原性，KMnO4具有氧化性，二者混合發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生KCl、MnCl2、Cl2、H2O，根據(jù)電子守恒、原子守恒，可得該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2KMnO4+16HCl(濃)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O；Cu與Cl2加熱反應(yīng)產(chǎn)生CuCl2，使H管上部空間產(chǎn)生棕黃色的煙；該反應(yīng)在加熱條件下進(jìn)行，反應(yīng)放出熱量，使H管內(nèi)氣體溫度很高，反應(yīng)結(jié)束后，“等待一段時(shí)間”待容器冷卻后再拉動(dòng)注射器將蒸餾水慢慢的吸入H管中，在H管底部得到CuCl2溶液。就可防止蒸餾水使熱的H管炸裂；

(3)H管底部得到CuCl2溶液的顏色，有一個(gè)從黃綠色到綠色再到藍(lán)綠色的變化過程。這是由于在溶液中[CuCl4]2-呈黃色，[Cu(H2O)4]2+呈藍(lán)色，在剛開始時(shí)溶液中[CuCl4]2-濃度較大，溶液顯黃色，隨著水的加入，溶液中水含量增多，發(fā)生反應(yīng)：[CuCl4]2-+4H2O[Cu(H2O)4]2++4Cl-，使[CuCl4]2-濃度減小，而[Cu(H2O)4]2+濃度逐漸增大，因此溶液顏色從黃綠色到綠色再到藍(lán)綠色的變化過程；

(4)在進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)時(shí)，H管中銅絲不直接放置在右管底部而是放在石棉絨上，可以使H管中Cu絲底部有一定的空間，就有利于氯氣與銅絲接觸，使反應(yīng)速率加快；同時(shí)可防止(或減少)反應(yīng)過程中反應(yīng)放出熱，由于Cu絲直接接觸容器導(dǎo)致H管炸裂；也有利于觀察溶液的形成過程及溶液的顏色變化等。