Question

氯化亚铜(CuCl)在生产中广泛用作催化剂、杀菌剂、脱色剂。某兴趣小组采用加热分解氯化铜晶体(CuCl₂·xH₂O)的方法制备CuCl，其装置如下(夹持仪器省略)。

已知：

完成下列填空：

(1)在实验过程中，可以观察到C中试纸的颜色变化是___________________________。

(2)实验过程中需要全程通入干燥的HCl，其作用是___________________________。

(3)反应结束后，取出CuCl产品进行实验，发现其中含有少量的杂质，根据已知信息

① 若杂质是CuCl₂，则产生的原因可能是____________________________________。

② 若杂质是CuO，则产生的原因可能是_____________________________________。

(4)为测定原料CuCl₂·xH₂O中结晶水的数目x，可采取如下方案：

a．用电子天平称取一定质量氯化铜晶体        b．在______(填仪器名称)中充分灼烧

c．在干燥器中冷却                        d．称量所得黑色固体质量

e．重复b ~ d操作直至_____________________

① 完成上述实验操作步骤。

② 若氯化铜晶体质量为3.384 g，最终得到黑色固体质量为1.600 g，则x =________(精确到0.1)。

③ 若称量操作无误，但最终测定结果的相对误差为1.5%，写出可能导致该结果的一种情况。____________________________

Answer

先变红，后褪色 抑制CuCl2的水解，并带走水蒸气 加热时间不足或温度过低 通入HCl的量不足 坩埚 连续两次称量差值不超过0.001 g 1.9 加热时有固体溅出

【解析】

根据已知信息，热分解CuCl2·xH2O制备CuCl，为抑制水解，气体入口需要通入HCl气体，然后加热A处试管，B处球形干燥管中无水硫酸铜变蓝，可以知道CuCl2·xH2O分解生成了水；由于2CuCl2 2CuCl+ Cl2↑，因此C处湿润的蓝色石蕊试纸先变红后褪色，D中NaOH溶液可以吸收尾气，防止污染。据此分析解答。

(1)根据上述分析，在实验过程中，可以观察到C中试纸的颜色变化是先变红，后褪色，故答案为先变红，后褪色；

(2)根据已知信息，CuCl2·xH2O在加热时能够水解生成碱式氯化铜，实验过程中需要全程通入干燥的HCl，是为了抑制CuCl2的水解，并带走水蒸气，故答案为抑制CuCl2的水解，并带走水蒸气；

(3)反应结束后，取出CuCl产品进行实验，发现其中含有少量的杂质。

① 若杂质是CuCl2，根据已知信息，CuCl2 转化为CuCl，需要在300℃以上的温度下进行，混有CuCl2与温度不够或加热时间不足有关，故答案为加热时间不足或温度过低；

② 若杂质是CuO，CuCl2·xH2O在加热时能够水解生成碱式氯化铜，碱式氯化铜加热分解生成氧化铜，因此混有CuO与没有在HCl的氛围中加热或者未等试管冷却就停止通入HCl气体有关，故答案为通入HCl的量不足；

(4)①测定原料CuCl2·xH2O中结晶水的数目x，可以在坩埚中充分灼烧一定质量氯化铜晶体，在干燥器中冷却，称量所得黑色固体质量，直至连续两次称量差值不超过0.001 g，故答案为坩埚；连续两次称量差值不超过0.001 g；

②最终得到黑色固体为氧化铜，氧化铜质量为1.600 g，物质的量==0.02mol，根据铜元素守恒，晶体中CuCl2的质量=0.02mol×135g/mol=2.7g，则结晶水的质量=3.384 g-2.7g=0.684g，物质的量==0.038mol，则x===1.9，故答案为1.9；

③最终测定结果的相对误差为1.5%，说明比实际误差偏大，则可能为加热时有固体溅出等，故答案为加热时有固体溅出(答案合理即可)。