Question

11．CuCl₂常用于顏料、木材防腐等工業(yè)，并用作消毒劑、媒染劑、催化劑．工業(yè)上用粗制的氧化銅粉末（含雜質FeO和SiO₂）來制取無水CuCl₂的流程如下：

已知：Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺轉化為相應的氫氧化物，開始沉淀和沉淀完全時的pH如下表：

離子符號	Fe3+	Fe2+	Cu2+
氫氧化物開始沉淀時的pH	2.5	7.0	4.7
氫氧化物完全沉淀時的pH	3.2	9.7	6.7

（1）第②步反應的離子方程式為2Fe²⁺+Cl₂═2Fe³⁺+2Cl^-．
（2）濾渣A的成分有SiO₂（填化學式），檢驗濾液C中的Fe³⁺離子是否除盡的方法是取濾液C少量于試管中，滴加幾滴KSCN溶液，若溶液變?yōu)檠�紅色，證明濾液C中的Fe³⁺離子未除盡，反之已除盡．
（3）第④步蒸發(fā)操作必要的儀器有鐵架臺（含鐵圈）、坩堝鉗、石棉網、酒精燈、蒸發(fā)皿、玻璃棒．需要在氯化氫氣流中蒸干制取無水氯化銅的原因是HCl抑制CuCl₂水解．
（4）稱取30.250g已制得的無水CuCl₂產品（含少量FeCl₃雜質），溶于水中，加入過量的鐵粉充分反應后過濾，得250mL濾液，量取25.00mL濾液于錐形瓶中，用0.100mol?L^-1酸性KMnO₄溶液滴定至終點，消耗KMnO₄溶液體積平均為46.00mL，則該無水CuCl₂產品中CuCl₂的質量分數為0.89（用小數表示，計算結果保留2位小數）．

Answer 1

分析 粗制的氧化銅粉末（含FeO和SiO₂雜質），加入鹽酸，CuO+2HCl═CuCl₂+H₂O，FeO+2HCl═FeCl₂+H₂O，二氧化硅和鹽酸不反應，濾渣A為SiO₂，濾液A為：CuCl₂、FeCl₂，加氯水，氯氣具有氧化性氧化亞鐵離子2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，濾液B為：Fe³⁺、Cu²⁺、Cl^-，加入氧化銅，氧化銅和氫離子反應，Fe³⁺+3H₂O?Fe（0H）₃+3H⁺，調節(jié)PH至3.2，形成氫氧化鐵沉淀，氯化銅水溶液中銅離子水解，在氯化氫氣流中加熱抑制氯化銅水解得到氯化銅固體，
（1）第②步加入氯水，氯氣氧化亞鐵離子；
（2）粗制的氧化銅粉末（含FeO和SiO₂雜質），加入鹽酸，氧化亞鐵、氧化亞銅和酸反應生成易溶于水的鹽，二氧化硅和酸不反應，難溶于水，Fe³⁺與硫氰化鉀溶液反應，使溶液變紅色，據此解答；
（3）根據蒸發(fā)操作所用的儀器分析判斷，蒸發(fā)需要蒸發(fā)皿、酒精燈、玻璃棒等儀器；氯化銅水溶液中銅離子水解，在氯化氫氣流中加熱抑制氯化銅水解；
（4）Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，鐵和氯化銅反應Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu生成氯化亞鐵和銅，根據n=cV計算25mL樣品溶液消耗高錳酸鉀的物質的量，進而計算250mL溶液可以消耗高錳酸鉀的物質的量，再根據5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+2Mn²⁺+4H₂O離子方程式計算亞鐵離子的物質的量，亞鐵離子總量減去三價鐵轉化的鐵離子可得由無水CuCl₂轉化的亞鐵離子，根據鐵守恒可得產品中CuCl₂的物質的量，根據m=nM計算CuCl₂的質量，進而計算其質量分數．

解答 解：粗制的氧化銅粉末（含FeO和SiO₂雜質），加入鹽酸，CuO+2HCl═CuCl₂+H₂O，FeO+2HCl═FeCl₂+H₂O，二氧化硅和鹽酸不反應，濾渣A為SiO₂，濾液A為：CuCl₂、FeCl₂，加氯水，氯氣具有氧化性氧化亞鐵離子2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，濾液B為：Fe³⁺、Cu²⁺、Cl^-，加入氧化銅，氧化銅和氫離子反應，促進水解反應右移，Fe³⁺+3H₂O?Fe（0H）₃+3H⁺，調節(jié)PH至3.2，形成氫氧化鐵沉淀，氯化銅水溶液中銅離子水解，在氯化氫氣流中加熱抑制氯化銅水解得到氯化銅固體，
（1）氯氣具有氧化性，亞鐵離子具有還原性，第②步加入氯水，發(fā)生反應2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，
故答案為：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；
（2）粗制的氧化銅粉末（含FeO和SiO₂雜質），加入鹽酸，CuO+2HCl═CuCl₂+H₂O，FeO+2HCl═FeCl₂+H₂O，二氧化硅和鹽酸不反應，CuCl₂、FeCl₂易溶于水，二氧化硅和酸不反應，難溶于水，所以濾渣A為SiO₂，Fe³⁺與硫氰化鉀溶液反應，使溶液變紅色，所以檢驗濾液B中是否含Fe³⁺離子的方法為：取少量濾液C，向其中加入硫氰化鉀溶液，溶液變紅色，說明濾液中含Fe³⁺，溶液不變紅色，說明濾液中不含Fe³⁺，
故答案為：SiO₂；取少量濾液C于試管中，向其中加入硫氰化鉀溶液，溶液變血紅色，證明濾液C中Fe³⁺未除盡，反之未除盡；
（3）蒸發(fā)時，需要使用蒸發(fā)皿；需要鐵架臺和鐵圈支撐蒸發(fā)皿；需要玻璃棒進行攪拌，以防止液體受熱不均勻，造成液體飛濺；需要酒精燈進行加熱；坩堝鉗用于夾持蒸發(fā)皿，濾液C是氯化銅溶液，制取無水CuCl₂時，需在HCl氣體中蒸干是防止氯化銅水解，HCl抑制CuCl₂水解；
故答案為：酒精燈、蒸發(fā)皿、玻璃棒；HCl抑制CuCl₂水解；
（4）稱取30.250g已制得的無水CuCl₂產品（含0.0204molFeCl₃雜質），溶于水中，加入過量的鐵粉，Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，用0.100mol•L^-1酸性KMnO₄溶液滴定5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+2Mn²⁺+4H₂O，25mL樣品溶液消耗高錳酸鉀的物質的量為0.046L×0.100mol/L=4.6×10^-3mol，可知250mL溶液可以消耗高錳酸鉀的物質的量為4.6×10^-3mol×$\frac{250mL}{25mL}$=4.6×10^-2mol，由5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+2Mn²⁺+4H₂O，可知250mL溶液中亞鐵離子離子的物質的量為4.6×10^-2mol×5=0.23mol，由Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，三價鐵轉化的鐵離子0.0204mol×$\frac{3}{2}$=0.0306mol，Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu可得無水CuCl₂產品中CuCl₂的物質的量為0.23mol-0.0306mol=0.1994mol，故CuCl₂的質量分數為$\frac{0.1994mol×135g/mol}{30.250g}$≈0.89，
故答案為：0.89．

點評 本題考查學生對元素及其化合物的主要性質的掌握、書寫離子方程式、閱讀題目獲取新信息能力、對工藝流程的理解等，難度中等，需要學生具備扎實的基礎與綜合運用知識、信息分析解決問題能力，注意（4）滴定的計算．