Question

元素铜在溶液中主要以[Cu(H₂O)₄]²⁺（天蓝色）、[Cu(OH)₄]^2-（蓝色）、[CuCl₂]^-、 [Cu(NH₃)₄]²⁺（深蓝色）等形式存在。CuCl为难溶于水的白色固体。回答下列问题：

（1）在浓的强碱溶液中，Cu²⁺与Al³⁺的化学性质相似。在少量的CuSO₄溶液中，逐渐加入浓的NaOH溶液直至过量，可观察到的现象是_____________________。

（2）CuCl溶于浓盐酸时发生的反应为CuCl+HClH[CuCl₂]，要从H[CuCl₂]溶液中析出沉淀的方法是___________________。在热的CuCl₂溶液中加入铜粉，可制得CuCl，其反应的离子方程式为___________________，但实际上该反应较难持续进行，其原因是____________________，使反应彻底进行的操作是___________________。

（3）[Cu(H₂O)₄]²⁺和[Cu(NH₃)₄]²⁺在溶液中可以相互转化。：t℃时，初始浓度为1mol•L^-1的CuSO₄溶液中{ Cu²⁺实际以[Cu(H₂O)₄]²⁺的形式存在}，[Cu(NH₃)₄]²⁺的浓度随氨水浓度[c(NH₃)]的变化如图所示

①CuSO₄溶液与过量氨水发生反应的总的离子方程式为________________。

②由图可知，溶液的酸性增大，[Cu(H₂O)₄]²⁺ 转化为[Cu(NH₃)₄]²⁺的平衡转化率___________（填“增大”“减小”或“不变”）。根据A点数据，计算出该温度下的平衡常数K=__________。

③升高温度，溶液中[Cu(H₂O)₄]²⁺的平衡转化率减小，则该反应的ΔH_____（填“>”“<”或“=”）0

④硫酸四氯合铜{[Cu(NH₃)₄]SO₄}在碱性镀铜工艺中常用作电镀液的主要成分，电镀时，要控制局部温度不得高于150℃，可能的原因是_______________。电解时。阴极的电极反应式为___________________。

Answer

溶液天蓝色逐渐褪去，同时有蓝色絮状沉淀生成，然后沉淀逐渐溶解形成蓝色溶液加水稀释Cu2++2Cl-+Cu2CuCl生成的难溶盐CuCl附着在Cu粉的表面，影响反应的继续进行加入浓盐酸使CuCl溶解生成[CuCl2]-[Cu(H2O)4]2++4NH3[Cu(NH3)4]2++4H2O（或[Cu(H2O)4]2++4NH3·H2O[Cu(NH3)4]2++8H2O）减小0.25<超过150℃，[Cu(NH3)4]SO4易分解[Cu(NH3)4]2++2e-=Cu↓+4NH3

【解析】（1）由于Cu2+与Al3+的化学性质相似，在CuSO4溶液中逐滴加入NaOH溶液后，先生成蓝色Cu（OH）2沉淀：Cu2++2OH-=Cu（OH）2↓，继续滴加氢氧化钠溶液，蓝色Cu（OH）2沉淀溶解，而由于此反应时非氧化还原反应，故铜元素的化合价不变，即蓝色Cu（OH）2沉淀溶解后应得到蓝色溶液；

（2）加水稀释，平衡CuCl+HClH[CuCl2]逆向移动，有CuCl沉淀析出，注意如果滴加NaOH溶液，平衡也会逆向移动，但会生成Cu2O沉淀；

在热的CuCl2溶液中加入铜粉生成CuCl的离子方程式为Cu2++2Cl-+Cu2CuCl，但由于生成的难溶盐CuCl附着在Cu粉的表面，阻止反应的继续进行，故实际该反应较难持续进行；为使反应彻底进行可加入浓盐酸使生成的CuCl溶解生成[CuCl2]-；

（3）①CuSO4溶液与过量氨水生成[Cu(NH3)4]2+的离子方程式为Cu(H2O)4]2++4NH3·H2O[Cu(NH3)4]2++8H2O；

②由图可知，溶液的酸性增大，NH3·H2O+H+=NH4++H2O，则平衡逆向移动，[Cu(H2O)4]2+ 转化为[Cu(NH3)4]2+的平衡转化率减小；A点[Cu(NH3)4]2+的浓度为0.2mol/L，则消耗的Cu(H2O)4]2+的浓度为0.2mol/L，则溶液中的c（Cu(H2O)4]2+）=1.0mol/L-0.2mol/L=0.8mol/L，NH3浓度为1.0mol/L，此时该转化反应的平衡常数为 K==0.25；

③升高温度，溶液中[Cu(H2O)4]2+的平衡转化率减小，说明升温平衡逆向移动，正方向为放热反应，即该反应的ΔH<0；

④温度高于150℃时硫酸四氯合铜易分解，则电镀时，要控制局部温度不得高于150℃；电解时，阴极发生的还原反应的电极反应式为[Cu(NH3)4]2++2e-=Cu↓+4NH3。