高考热点CuCl的性质与制备

邵红梅

（六安市霍邱县第一中学，1272838771@）

摘  要：CuCl是中学教材中没出现过的物质，性质与制备却一直是高考的热点与难点，学生对此感觉陌生，解决问题无法下手。从历年的高考试题来看，关于CuCl主要从性质、生成和制备等角度考察化学反应方程式书写，平衡常数计算，纯度计算等。

关键词： CuCl，化工原料，探究，性质，制备。

引  言：CuCl的性质和制备是高考热点和难点，本文将利用一些典例来引导学生思考，分析，掌握解决问题的思路和方法。

氯化亚铜（CuCl）为白色四面体晶体，密度为 g·cm^-3，熔点430℃，难溶于水，在空气中吸湿后变绿，溶于氨水。

常利用CuSO₄或CuCl₂溶液与浓盐酸和铜屑混合，在加热的条件下来制取[ CuCl₂]^-溶液：

CuSO₄ + 4HCl+Cu2H[CuCl₂]+H₂SO₄

将制得的溶液倒入大量水中稀释时，会有白色的氯化亚铜CuCl沉淀析出：

[ CuCl₂]^- CuCl(s) + Cl^-

工业上或实验室中常用这种方法来制取氯化亚铜。

CuCl的盐酸溶液能吸收CO，形成[Cu(CO)Cl·H₂O]₂，可定量测定气体混合物中CO的含量。

制备氯化亚铜的另一种方法为在烧杯内加入10mL、1mol·L^-1 CuCl₂溶液、3mL、2 mol·L^-1 Na₂SO₃。用 mol·L^-1盐酸调至pH至4～5左右，再加2mL饱和NaCl溶液。等大部分沉淀下沉后，立即用倾析法除去上清液，并用 蒸馏水洗涤沉淀。

2Cu²⁺＋HSO₃^－＋2Cl^－＋H₂O === SO₄^2-＋3H⁺＋2CuCl↓

一、考查CuCl的性质

例1.（2017年江苏化学18题节选）. 碱式氯化铜是重要的无机杀菌剂。

（1）碱式氯化铜有多种制备方法

①方法1：45 ~50℃时，向CuCl悬浊液中持续通入空气得到Cu₂(OH)₂Cl₂·3H₂O，该反应的化学方程式为_________________________。

【解析】向CuCl悬浊液中持续通入空气得到Cu₂(OH)₂Cl₂·3H₂O，该过程中Cu元素化合价升高，说明氧气作为该反应的氧化剂，根据化合价升降守恒并结合质量守恒，可以写出该反应的化学方程式为：

4CuCl + O₂+ 8H₂O 2Cu₂(OH)₂Cl₂·3H₂O

【答案】见解析。

例2.（2015年重庆理综化学 11题，节选）．我国古代青铜器工艺精湛，有很高的艺术价值和历史价值，但出土的青铜器大多受到环境腐蚀，故对其进行修复和防护具有重要意义。

（3）研究发现，腐蚀严重的青铜器表面大都存在CuCl。关于CuCl在青铜器腐蚀过程中的催化作用，下列叙述正确的是    。

A．降低了反应的活化能  B．增大了反应的速率

C．降低了反应的焓变    D．增大了反应的平衡常数

（4）采用“局部封闭法”可以防止青铜器进一步被腐蚀。如将糊状Ag₂O涂在被腐蚀部位，Ag₂O与有害组分CuCl发生复分解反应，该化学方程式为     。

 【解析】（3）催化剂能降低反应的活化能，从而加快化学反应速率，但催化剂不能改变反应的焓变，也不能改变化学平衡常数，选A、B。

（4）Ag₂O与CuCl发生复分解反应，没有化合价变化，则方程式为Ag₂O +2CuCl=2AgCl+Cu₂O。

 【答案】（3）A、B   （4）Ag₂O +2CuCl=2AgCl+Cu₂O

二、 以CuCl的生成为背景命题

例3.（2017年新课标Ⅲ理综化学13题）．在湿法炼锌的电解循环溶液中，较高浓度的会腐蚀阳极板而增大电解能耗。可向溶液中同时加入Cu和CuSO₄，生成CuCl沉淀从而除去。根据溶液中平衡时相关离子浓度的关系图，下列说法错误的是

A．的数量级为

B．除反应为Cu+Cu²⁺+2=2CuCl

C．加入Cu越多，Cu⁺浓度越高，除效果越好

D．2Cu⁺=Cu²⁺+Cu平衡常数很大，反应趋于完全

【解析】Ksp(CuCl)= c(Cu⁺)·c(Cl^-)，当横坐标-lg[c(Cl^-)/mol·L^-1]为1时，纵坐标lg[c(Cu⁺)/mol·L^-1]大于-6，小于-5，所以Ksp(CuCl)的数量级为10^-7，A正确；根据题目信息可知B正确；溶液中存在平衡：Cu⁺ + Cl^- CuCl、2Cu⁺ Cu²⁺ + Cu，加入纯固态物质Cu对平衡无影响，C错误；交点处c(Cu⁺)=c(Cu²⁺)≈10 mol·L^-1，则反应2Cu⁺=Cu²⁺+Cu的平衡常数K=c(Cu²⁺)/ c²(Cu⁺)≈10 L·mol^-1，一般认为平衡常数大于10⁵时，反应趋于完全，D正确。

【答案】C。

三、以CuCl的制备为素材命题

例4.（2006江苏化学24题）氯化亚铜（CuCl）是重要的化工原料。国家标准规定合格的CuCl产品的主要质量指标为CuCl的质量分数大于。工业上常通过下列反应制备CuCl

2CuSO₄＋Na₂SO₃＋2NaCl＋Na₂CO₃===2CuCl↓＋3Na₂SO₄＋CO₂↑

⑴CuCl制备过程中需要配置质量分数为的CuSO₄溶液，试计算配制该溶液所需的CuSO₄·5H₂O与H₂O的质量之比。

⑵准确称取所配制的样品置于一定量的·L^－1 FeCl₃溶液中，待样品完全溶解后，加水20mL，用·L^－1的Ce(SO₄)₂溶液滴定到终点，消耗 mLCe(SO₄)₂溶液。有关反化学反应为

Fe³⁺＋CuCl===Fe²⁺＋Cu²⁺＋Cl^-

Ce⁴⁺＋Fe²⁺===Fe³⁺＋Ce³⁺

通过计算说明上述样品中CuCl的质量分数是否符合标准。

【解析】(1)设需要CuSO₄·5H₂O的质量为x，H₂O的质量为y

          CuSO₄·5H₂O的式量为250，CuSO₄的式量为160

16x=5(x+y)

x:y = 5:11

          ∴所需CuSO₄·5H₂O与H₂O的质量之比为5:11。

(2)设样品中CuCl的质量为x

              由化学反应方程式可知：CuCl ～ Fe²⁺  ～  Ce⁴⁺

x=·L^-1××10^-3L×·mol^-1=

>

       ∴ 样品中CuCl的质量分数符合标准。

【答案】见解析。

例5. (2015·新课标Ⅰ卷36题)氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业。CuCl难溶于醇和水，可溶于氯离子浓度较大的体系，在潮湿空气中易水解氧化。以海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)为原料，采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺流程如下：

回答下列问题：

(1) 步骤①中得到的氧化产物是 ；溶解温度应控制在60~70 ℃，原因是      。

(2) 写出步骤③中主要反应的离子方程式：                       。

(3) 步骤⑤包括用pH=2的酸洗、水洗两步操作，酸洗采用的酸是 (填名称)。

(4) 上述工艺中，步骤⑥不能省略，理由是                          。

(5) 准确称取所制备的氯化亚铜样品m g，将其置于过量的FeCl₃溶液中，待样品完全溶解后，加入适量稀硫酸，用a mol·L^-1K₂Cr₂O₇溶液滴定到终点，消耗K₂Cr₂O₇溶液b mL，反应中Cr₂O₇^2-被还原为Cr³⁺，样品中CuCl的质量分数为 。

【解析】 (1) 海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)与硝酸铵和硫酸反应，相当于和硝酸、硫酸的混酸反应，氧化产物为CuSO₄或Cu²⁺；溶解温度应控制在60~70 ℃，原因是温度太低，溶解速率太慢，温度太高，铵盐会分解。

(2) 由图示可知，反应物有Cu²⁺、SO₃^2-、Cl^-，生成物有CuCl、SO₄^2-，由于是氧化还原反应，化合价发生了变化，根据得失电子守恒和质量守恒进行配平：2Cu²⁺+SO₃^2-+2Cl^-+H₂O2CuCl↓+SO₄^2-+2H⁺。

(3) CuCl难溶于醇和水，可溶于氯离子浓度较大的体系，所以酸洗不能用盐酸而应该用硫酸。

(4) 步骤⑥不能省略，理由是醇洗有利于加快去除CuCl表面的水分，防止其水解氧化。

(5)根据氧化还原反应找出反应的关系式：

6CuCl~6Fe³⁺~6Fe²⁺~K₂Cr₂O₇

597       1

x g ab×10^-3 mol

x=597ab×10^-3，则样品中CuCl的质量分数为eq \ab,m)×100%。

【答案】(1) CuSO₄(或Cu²⁺)　温度太低，溶解速率太慢，温度太高，铵盐会分解

(2) 2Cu²⁺+SO₃^2-+2Cl^-+H₂O2CuCl↓+SO₄^2-+2H⁺

(3) 硫酸

(4) 醇洗有利于加快除去CuCl表面的水分，防止其水解氧化

(5) eq \ab,m)×100%或eq \ab,m)

例6. (2016·四川理综化学第9题)CuCl广泛应用于化工和印染等行业。某研究性学习小组拟热分解CuCl₂·2H₂O制备CuCl，并进行相关探究。

【资料查阅】

【实验探究】

该小组用下图所示装置进行实验(夹持仪器略)。

请回答下列问题：

(1)仪器X的名称是________。

(2)实验操作的先后顺序是a→________→e(填操作的编号)。

a．检查装置的气密性后加入药品

b．熄灭酒精灯，冷却

c．在“气体入口”处通入干燥HCl

d．点燃酒精灯，加热

e．停止通入HCl，然后通入N₂

(3)在实验过程中，观察到B中物质由白色变为蓝色，C中试纸的颜色变化是________。

(4)装置D中发生的氧化还原反应的离子方程式是___________________。

【探究反思】

(5)反应结束后，取出CuCl产品进行实验，发现其中含有少量的CuCl₂或CuO杂质。根据资料信息分析：

①若杂质是CuCl₂，则产生的原因是________________________。

②若杂质是CuO，则产生的原因是_________________________________。

[解析]　(1)仪器X的名称为干燥管。

(2)热分解CuCl₂·2H₂O制备CuCl，应防止CuCl被氧化和Cu^＋水解，所以必须先赶走装置中的氧气和水蒸气后再加热，且要在HCl气流中加热制备，反应结束后先熄灭酒精灯，冷却，停止通入HCl，继续通入氮气，所以操作顺序为a→c→d→b→e。

(3)B中物质由白色变为蓝色，说明有水生成，产物中还有Cl₂，所以C中湿润蓝色石蕊试纸先变红，后褪色。

(4)D中发生的氧化还原反应是Cl₂和NaOH的反应，反应的离子方程式为Cl₂＋2OH^－===Cl^－＋ClO^－＋H₂O。

(5)①若杂质是CuCl₂，说明CuCl₂没有反应完全，原因是加热时间不足或温度偏低；②CuCl₂·2H₂O在无HCl气体保护的氛围中受热，最终生成CuO，故最后产品中若出现CuO杂质，说明通入HCl的量不足。

[答案]　(1)干燥管

(2)cdb

(3)先变红，后褪色

(4)Cl₂＋2OH^－===Cl^－＋ClO^－＋H₂O

(5)①加热时间不足或温度偏低

②通入HCl量不足

通过对以上高考化学试题的解析，我们发现高考试题往往以历年高考化学试题为母题进行情景变化，或采用同样的背景材料通过不同的角度提问来创造新的高考化学试题。这也就提示我们在高三备考的过程中要深入细致地研究往年高考试题，对各试题我们既要从它们不同的外表下寻求它们的共性，又要对某一个试题找出它的个性。对于一道试题我们不能只看到一道试题，还要思考它还能怎么考。这样既发散了思维，又使我们的备考有更好的针对性，提高了备考的效率。