《2026年新高考5年真题化学河北专版》

5. [2024·湖南卷，15T，14分]
亚铜配合物广泛用作催化剂。实验室制备${[Cu(CH_{3}CN)_{4}]ClO_{4}}$的反应原理如下：
${Cu(ClO_{4})_{2}·6H_{2}O + Cu + 8CH_{3}CN\xlongequal{}2[Cu(CH_{3}CN)_{4}]ClO_{4} + 6H_{2}O}$
实验步骤如下：

分别称取3.71g${Cu(ClO_{4})_{2}·6H_{2}O}$和0.76gCu粉置于100mL乙腈(${CH_{3}CN}$)中反应，回流装置图和蒸馏装置图(加热、夹持等装置略)如下：

已知：①乙腈是一种易挥发的强极性配位溶剂；
②相关物质的信息如下：

回答下列问题：
(1)下列与实验有关的图标表示排风的是D(填标号)；

(2)装置Ⅰ中仪器M的名称为球形冷凝管；
(3)装置Ⅰ中反应完全的现象是溶液由蓝色变为无色；
(4)装置Ⅰ和Ⅱ中${N_{2}}$气球的作用是氮气为保护气,防止生成的亚铜配合物被氧化;装置Ⅰ、Ⅱ均为封闭体系,气球起到平衡气压的作用；
(5)${[Cu(CH_{3}CN)_{4}]ClO_{4}}$不能由步骤c直接获得，而是先蒸馏至接近饱和，再经步骤d冷却结晶获得。这样处理的目的是直接蒸馏会使乙腈解配而挥发,先蒸馏至接近饱和,再冷却结晶可减少产品解配,提高产率；
(6)为了使母液中的${[Cu(CH_{3}CN)_{4}]ClO_{4}}$结晶，步骤e中向母液中加入的最佳溶剂是C(填标号)；
A.水 B.乙醇 C.乙醚
(7)合并步骤d和e所得的产物，总质量为5.32g，则总收率为81.2%(用百分数表示，保留一位小数)。

答案：
5. 参考答案
(1)D
(2)球形冷凝管
(3)溶液由蓝色变为无色
(4)氮气为保护气,防止生成的亚铜配合物被氧化;装置Ⅰ、Ⅱ均为封闭体系,气球起到平衡气压的作用
(5)直接蒸馏会使乙腈解配而挥发,先蒸馏至接近饱和,再冷却结晶可减少产品解配,提高产率
(6)C
(7)$81.2\%$
命题意图 本题以制备亚铜配合物实验为素材,意在考查考生的实验分析能力,体现了“科学探究与创新意识”化学学科核心素养。
解题思路
(1) 表示需佩戴护目镜, 表示明火, 表示洗手,D项符合题意。
(3)${Cu(ClO_{4})_{2}· 6H_{2}O}$在乙腈中为蓝色,${[Cu(CH_{3}CN)_{4}]ClO_{4}}$在乙腈中为无色,因此装置Ⅰ中反应完全的现象是溶液由蓝色变为无色。
(4)由于制备的${[Cu(CH_{3}CN)_{4}]ClO_{4}}$中${Cu}$元素为$+1$价,具有较强的还原性,容易被空气中氧气氧化,因此装置Ⅰ和Ⅱ中${N_{2}}$气球的作用是创造无氧的环境,防止生成的亚铜配合物被氧化,同时乙腈易挥发,反应在封闭体系中进行,气球可以平衡压强,防止装置内压强过大而发生爆炸。
(6)为了使母液中的${[Cu(CH_{3}CN)_{4}]ClO_{4}}$结晶,可向母液中加入极性较小的溶剂,与水混溶的同时扩大与${[Cu(CH_{3}CN)_{4}]ClO_{4}}$的极性差,进而使${[Cu(CH_{3}CN)_{4}]ClO_{4}}$析出,极性:水$＞$乙醇$＞$乙醚,因此可选用的溶剂为乙醚,C项符合题意。
(7)$3.71\ g\ {Cu(ClO_{4})_{2}· 6H_{2}O}$的物质的量为$\dfrac{3.71\ g}{371\ g· mol^{-1}}=0.01\ mol$,$0.76\ g\ {Cu}$的物质的量为$\dfrac{0.76\ g}{64\ g· mol^{-1}}\approx 0.012\ mol$,则${Cu}$过量,理论制得${[Cu(CH_{3}CN)_{4}]ClO_{4}}$的质量为$0.01\ mol× 2× 327.5\ g· mol^{-1}=6.55\ g$,总收率为$\dfrac{5.32\ g}{6.55\ g}× 100\%=81.2\%$。