Question

工業(yè)上制取純凈的CuCl₂?2H₂O的主要過程是：①將粗氧化銅（含少量Fe）溶解于稀鹽酸中，加熱，調(diào)節(jié)濾液的PH為3；②對(duì)①所得濾液按下列步驟進(jìn)行操作：

已知Cu²⁺、Fe²⁺在PH為4～5時(shí)不水解，而Fe³⁺卻幾乎完全水解而沉淀．請(qǐng)回答下列問題：
（1）X是（填化學(xué)式）

 

，其反應(yīng)的離子方程式為

 

；
（2）Y可選擇下列物質(zhì)中的（填編號(hào)）

 

①Cu    ②CuO固體    ③Cu（OH）₂固體    ④NaOH固體
（3）溶液乙在蒸發(fā)結(jié)晶時(shí)應(yīng)注意

 

．
（4）向盛有1mL 0.1mol/L CuCl₂溶液的試管中滴加2滴（1滴約0.05mL）2mol/L NaOH溶液，有藍(lán)色沉淀生成，再滴加2滴0.1mol/LFeCl₃溶液，靜置．可以觀察到的現(xiàn)象是

 

，產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：①的濾液中含有亞鐵離子、銅離子、氯離子，加入氧化劑將亞鐵離子氧化成鐵離子，然后加入Y調(diào)節(jié)溶液的pH，將鐵離子轉(zhuǎn)化成氫氧化鐵沉淀除去，得到的溶液乙為氯化銅溶液，然后在持續(xù)通入HCl氣體并不斷攪拌條件下蒸發(fā)溶液乙獲得氯化銅晶體，
（1）依據(jù)流程圖可知實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖侵苽渎然�銅晶體，需要除去亞鐵離子，加入的X為氧化劑，但不能引入新的雜質(zhì)，據(jù)此判斷X；雙氧水與亞鐵離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成 鐵離子和水；
（2）Y物質(zhì)應(yīng)調(diào)節(jié)溶液的酸性，調(diào)節(jié)溶液PH時(shí)鐵離子全部沉淀，銅離子不能沉淀且不能引入新的雜質(zhì)離子；
（3）根據(jù)制備流程可知，溶液乙為氯化銅溶液，氯化銅水溶液蒸發(fā)濃縮，銅離子水解，所以在對(duì)溶液乙蒸發(fā)結(jié)晶時(shí)需要在氯化氫氣流中蒸發(fā)析出晶體；
（4）Fe（OH）₃比Cu（OH）₂更難溶，沉淀向著更難溶的物質(zhì)轉(zhuǎn)化．

解答： 解：根據(jù)題中信息可知，①的濾液中含有亞鐵離子、銅離子、氯離子，加入氧化劑將亞鐵離子氧化成鐵離子，然后加入Y調(diào)節(jié)溶液的pH，將鐵離子轉(zhuǎn)化成氫氧化鐵沉淀除去，得到的溶液乙為氯化銅溶液，然后在持續(xù)通入HCl氣體并不斷攪拌條件下蒸發(fā)溶液乙獲得氯化銅晶體，
（1）依據(jù)流程圖可知實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖侵苽渎然�銅晶體，需要除去亞鐵離子，加入的X為氧化劑，但不能引入新的雜質(zhì)，過氧化氫具有強(qiáng)氧化性，且反應(yīng)后生成水，則過氧化氫為最佳試劑；過氧化氫與亞鐵離子反應(yīng)的離子方程式為：2H⁺+H₂O₂+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：H₂O₂； H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（2）Y物質(zhì)應(yīng)調(diào)節(jié)溶液的酸性，調(diào)節(jié)溶液PH時(shí)鐵離子全部沉淀，銅離子不能沉淀且不能引入新的雜質(zhì)離子，實(shí)驗(yàn)需要加入和酸反應(yīng)的固體物質(zhì)，如CuO或Cu（OH）₂、CuCO₃；銅和氫離子不反應(yīng)，不能調(diào)節(jié)pH，氫氧化鈉會(huì)引進(jìn)新的雜質(zhì)離子，則Y物質(zhì)不能選用氫氧化鈉，所以②③正確，
故答案為：②③；
（3）乙溶液為氯化銅溶液，氯化銅水溶液蒸發(fā)濃縮，銅離子水解，CuCl₂+H₂O?Cu（OH）₂+2HCl，生成的氯化氫揮發(fā)，加熱促進(jìn)水解正向進(jìn)行，得到氫氧化銅，灼燒后得到的固體為CuO，所以實(shí)驗(yàn)需要在氯化氫氣流中蒸發(fā)，抑制水解反應(yīng)進(jìn)行，待出現(xiàn)固體時(shí)，冷卻結(jié)晶得到氯化銅晶體，
故答案為：持續(xù)通入HCl氣體并不斷攪拌，且溶液不能蒸干；
（4）氯化銅容液會(huì)和氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化銅藍(lán)色沉淀，Cu（OH）₂（s）?Cu²⁺（aq）+2OH^-（aq），滴入的FeCl₃溶液電離的Fe³⁺與溶解平衡產(chǎn)生的OH^-反應(yīng)生成溶度積更�。ɑ蚋�難溶）的Fe（OH）₃，所以藍(lán)色沉淀轉(zhuǎn)化為紅褐色的沉淀，由于Fe（OH）₃比Cu（OH）₂更難溶，使Cu（OH）₂的溶解平衡繼續(xù)向右移動(dòng)，直至Cu（OH）₂全部轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，
故答案為：藍(lán)色沉淀轉(zhuǎn)變?yōu)榧t褐色沉淀；因?yàn)殚_始生成的藍(lán)色沉淀Cu（OH）₂存在溶解平衡Cu（OH）₂（s）?Cu²⁺（aq）+2OH^-（aq），滴入的FeCl₃溶液電離的Fe³⁺與溶解平衡產(chǎn)生的OH^-反應(yīng)生成溶度積更�。ɑ蚋�難溶）的Fe（OH）₃，使Cu（OH）₂的溶解平衡繼續(xù)向右移動(dòng)，直至Cu（OH）₂全部轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、物質(zhì)的分離與提純方法綜合應(yīng)用，題目難度中等，明確制備流程及反應(yīng)原理為解答關(guān)鍵，需要注意除雜不能引入新的雜質(zhì)，試題側(cè)重考查學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/div>