某小組根據(jù)SO2既有還原性又有氧化性,探究其能否實(shí)現(xiàn)Cu2+→Cu或Cu→Cu2+的轉(zhuǎn)化。
已知:i.水合Cu+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(hào) |
試劑 |
實(shí)驗(yàn)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(jìn)而變棕黃色,一段時(shí)間后出現(xiàn)白色沉淀 |
??(1)CuCl
2溶液呈酸性的原因
(用離子方程式解釋)。
(2)將b所得沉淀過濾,充分洗滌,進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn),證實(shí)該沉淀為CuCl。
①證明白色沉淀中有Cu
+,推理過程是
深藍(lán)色溶液中含
,是無色溶液中的
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
+深藍(lán)色溶液中含
,是無色溶液中的
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
+。
②iii排除了干擾Cl
-檢驗(yàn)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(jìn)一步證實(shí)b中SO
2作還原劑,補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(qiáng)到弱的順序?yàn)?
Cu>SO2>CuCl
Cu>SO2>CuCl
。
綜上所述,改變還原產(chǎn)物的價(jià)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(hào) |
試劑 |
實(shí)驗(yàn)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所得棕色溶液中含有[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(dòng)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-,Q>K,反應(yīng)逆向移動(dòng),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-,Q>K,反應(yīng)逆向移動(dòng),析出CuCl沉淀
。
(6)經(jīng)進(jìn)一步檢驗(yàn),銅表面黑色沉淀為Cu
2S。補(bǔ)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能夠發(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
。