某小組根據(jù)SO2既有還原性又有氧化性,探究其能否實現(xiàn)Cu2+→Cu或Cu→Cu2+的轉(zhuǎn)化。
已知:?。螩u+既易被氧化也易被還原,因此水溶液中無法生成水合Cu+。
ⅱ.CuCl為白色固體,難溶于水,可溶于c(Cl-)較大的溶液生成[CuCl3]2-,也可溶于氨水生成[Cu(NH3)2]+(無色)。
Ⅰ.SO2與Cu2+的反應(yīng)
向試管中通入足量SO2(尾氣處理裝置已略),記錄如下。
裝置 |
編號 |
試劑 |
實驗現(xiàn)象 |
|
a |
1mol?L-1CuSO4溶液 |
始終無明顯變化 |
b |
1mol?L-1CuCl2溶液 |
溶液變綠,進而變棕黃色,一段時間后出現(xiàn)白色沉淀 |
(1)基態(tài)
29Cu
+的價層電子排布式為
3d10
3d10
。
(2)將b所得沉淀過濾,充分洗滌,進行下列實驗,證實該沉淀為CuCl。
①證明白色沉淀中有Cu
+,推理過程是
深藍色溶液中含[Cu(NH3)4]2+是無色溶液中的[Cu(NH3)2]2+被O2氧化的產(chǎn)物,說明濃氨水溶解出了白色沉淀中的Cu+
深藍色溶液中含[Cu(NH3)4]2+是無色溶液中的[Cu(NH3)2]2+被O2氧化的產(chǎn)物,說明濃氨水溶解出了白色沉淀中的Cu+
。
②ⅲ排除了干擾Cl
-檢驗的因素。寫出ⅲ中反應(yīng)的離子方程式:
;[Cu(NH
3)
4]
2++4H
+═Cu
2++4
。
(3)進一步證實b中SO
2作還原劑,補全實驗方案和預(yù)期現(xiàn)象:取b中反應(yīng)后的上層清液于試管中,
滴加BaCl2溶液,出現(xiàn)白色沉淀
滴加BaCl2溶液,出現(xiàn)白色沉淀
。
(4)由實驗Ⅰ可推知,該條件下:①a中SO
2不能將Cu
2+還原為Cu
+或Cu;
②SO
2、CuCl、Cu的還原性由強到弱的順序為
Cu>SO2>CuCl
Cu>SO2>CuCl
。
綜上所述,改變還原產(chǎn)物的價態(tài)或形態(tài)可以影響氧化還原反應(yīng)能否發(fā)生。
Ⅱ.SO
2與Cu的反應(yīng)
向試管中通入足量SO
2(尾氣處理裝置已略),記錄如下
裝置 |
編號 |
試劑 |
實驗現(xiàn)象 |
|
c |
3mol?L-1稀硫酸 |
始終無明顯變化 |
d |
3mol?L-1稀鹽酸 |
銅片表面變黑,溶液變?yōu)樽厣?/td>
|
(5)證明d所得棕色溶液含有[CuCl
3]
2-:用滴管吸取少量棕色溶液,滴入蒸餾水中,出現(xiàn)白色沉淀。用平衡移動原理解釋產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因:
棕色溶液滴入蒸餾水后離子濃度減小,使CuCl(s)+2Cl-(aq)?[CuCl3]2-(aq),Q>K,反應(yīng)逆向移動,析出CuCl 沉淀
棕色溶液滴入蒸餾水后離子濃度減小,使CuCl(s)+2Cl-(aq)?[CuCl3]2-(aq),Q>K,反應(yīng)逆向移動,析出CuCl 沉淀
。
(6)經(jīng)進一步檢驗,銅表面黑色物質(zhì)為Cu
2S。補全d中反應(yīng)的離子方程式:
6
6
Cu+
1
1
SO
2+
12
12
Cl
-+
4H+
4H+
═
1
1
Cu
2S+
4
4
[CuCl
3]
2-+
2H2O
2H2O
。
(7)與c對比,d能發(fā)生反應(yīng)的原因是
Cl-與Cu+結(jié)合成[CuCl3]2-,其氧化性弱于SO2,使Cu 能夠被SO2氧化
Cl-與Cu+結(jié)合成[CuCl3]2-,其氧化性弱于SO2,使Cu 能夠被SO2氧化
。
【答案】3d
10;深藍色溶液中含[Cu(NH
3)
4]
2+是無色溶液中的[Cu(NH
3)
2]
2+被O
2氧化的產(chǎn)物,說明濃氨水溶解出了白色沉淀中的Cu
+;NH
3?H
2O+H
+=
+H
2O;滴加BaCl
2溶液,出現(xiàn)白色沉淀;Cu>SO
2>CuCl;棕色溶液滴入蒸餾水后離子濃度減小,使CuCl(s)+2Cl
-(aq)?[CuCl
3]
2-(aq),Q>K,反應(yīng)逆向移動,析出CuCl 沉淀;6;1;12;4H
+;1;4;2H
2O;Cl
-與Cu
+結(jié)合成[CuCl
3]
2-,其氧化性弱于SO
2,使Cu 能夠被SO
2氧化