Question

鐵、銅單質及其化合物應用范圍很廣．現有含氯化亞鐵雜質的氯化銅晶體（CuCl₂?2H₂O），為制取純凈的CuCl₂?2H₂O，首先將其制成水溶液，然后按如圖步驟進行提純：

已知Cu²⁺、Fe³⁺和Fe²⁺的氫氧化物開始沉淀和沉淀完全時的pH，見下表：

	Fe3+	Fe2+	Cu2+
氫氧化物開始沉淀時的pH	1.9	7.0	4.7
氫氧化物完全沉淀時的pH	3.2	9.0	6.7

請回答下列問題：
（1）得到溶液Ⅱ，需加入氧化劑X，最適合作氧化劑X的是

 

．
A．K₂Cr₂O₇     B．NaClO     C．H₂O₂    D．KMnO₄
（2）加入氧化劑X的目的是

 

．
（3）為了除去Fe³⁺，需加入物質Y調節(jié)溶液的PH值為

 

（4）最后能不能直接蒸發(fā)結晶得到CuCl₂?2H₂O晶體？

 

（填“能”或“不能”）．若能，不用回答；若不能，回答該如何操作？

 

．
（5）已知Fe（OH）₃的Ksp=1×10^-35mol⁴/L⁴；若Fe³⁺沉淀完全時，在溶液中Fe³⁺的濃度為1×10^-5mol/L，則此時溶液的PH最小為

 

．

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用,難溶電解質的溶解平衡及沉淀轉化的本質

專題：實驗設計題

分析：氯化亞鐵和氯化銅的混合液中，加入氧化劑可以將亞鐵離子氧化為鐵離子，調節(jié)pH可以將鐵離子沉淀，得到氯化銅的水溶液，然后再酸性環(huán)境下蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶，過濾、洗滌、干燥即可得到氯化銅晶體，
（1）選擇的氧化劑不能引進新的雜質離子是最佳氧化劑；
（2）加入氧化劑，將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，易除去；
（3）為了除去Fe³⁺，在調節(jié)pH時，注意不能生成氫氧化銅沉淀；
（4）銅離子水解溶液顯示酸性，加熱蒸干硫酸銅溶液得到的是氫氧化銅；
（5）Fe³⁺的濃度為1×10^-5mol/L，結合Fe（OH）₃的Ksp=1×10^-35mol⁴/L⁴計算．

解答： 解：氯化亞鐵和氯化銅的混合液中，加入氧化劑可以將亞鐵離子氧化為鐵離子，調節(jié)pH可以將鐵離子沉淀，得到氯化銅的水溶液，然后再酸性環(huán)境下蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶，過濾、洗滌、干燥即可得到氯化銅晶體，
（1）根據框圖，加入氧化劑X可把Fe²⁺氧化為Fe³⁺，而沒有增加新雜質，所以X為H₂O₂，故答案為：C；
（2）Fe²⁺沉淀為氫氧化物時所需pH與Cu²⁺的沉淀的pH相同，也就是說，Fe²⁺沉淀的同時，Cu²⁺也會沉淀，無法將兩者分離開，根據題干提供信息可知Fe³⁺沉淀所需的pH較小，所以應先將Fe²⁺氧化為Fe³⁺后再將其除去，
故答案為：將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，便于生成Fe（OH）₃沉淀而與Cu²⁺分離；
（3）結合題示，調節(jié)pH3.2～4.7，使Fe³⁺全部沉淀，故答案為：3.2-4.7之間；
（4）CuCl₂屬于強酸弱堿鹽，加熱蒸發(fā)時促進其水解（HCl易揮發(fā)），所以應在HCl或SOCl₂等混合液氣氛中采用加熱蒸發(fā)結晶的方法，以得到CuCl₂?2H₂O的晶體，
故答案為：不能；應在HCl氣流中加熱蒸發(fā)結晶；
（5）Fe（OH）₃的Ksp=1×10^-35mol/L，當鐵離子沉淀完全時，c（OH^-）=

3	1×10-35 10-5

=1×10^-10mol/L，則c（H⁺）=1×10^-4mol/L，pH=4，
故答案為：4．

點評：本題綜合考查物質的分離和提純，為高頻考點，側重于學生的分析能力和計算能力的考查，題目考查的知識點較多，涉及氧化還原反應原理的應用、調節(jié)pH除雜質、鹽的水解原理的應用等，有利于培養(yǎng)學生分析解決問題以及靈活應用所學知識的能力，題目難度中等．