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①所得濾液按下列步驟進行操作：

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

 

，其反應的離子方程式為

 

；
（2）Y可選擇下列物質(zhì)中的（填編號）

 

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

 

．
（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：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應用,性質(zhì)實驗方案的設計

專題：實驗設計題

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)流程圖可知實驗目的是制備氯化銅晶體，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)生氧化還原反應生成 鐵離子和水；
（2）Y物質(zhì)應調(diào)節(jié)溶液的酸性，調(diào)節(jié)溶液PH時鐵離子全部沉淀，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，所以在對溶液乙蒸發(fā)結(jié)晶時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)流程圖可知實驗目的是制備氯化銅晶體，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)，過氧化氫具有強氧化性，且反應后生成水，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)應調(diào)節(jié)溶液的酸性，調(diào)節(jié)溶液PH時鐵離子全部沉淀，銅離子不能沉淀且不能引入新的雜質(zhì)離子，實驗需要加入和酸反應的固體物質(zhì)，如CuO或Cu（OH）₂、CuCO₃；銅和氫離子不反應，不能調(diào)節(jié)pH，氫氧化鈉會引進新的雜質(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)，加熱促進水解正向進行，得到氫氧化銅，灼燒后得到的固體為CuO，所以實驗需要在氯化氫氣流中蒸發(fā)，抑制水解反應進行，待出現(xiàn)固體時，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）氯化銅容液會和氫氧化鈉反應生成氫氧化銅藍色沉淀，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^-反應生成溶度積更�。ɑ蚋�難溶）的Fe（OH）₃，所以藍色沉淀轉(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，直至Cu（OH）₂全部轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，
故答案為：藍色沉淀轉(zhuǎn)變?yōu)榧t褐色沉淀；因為開始生成的藍色沉淀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^-反應生成溶度積更小（或更難溶）的Fe（OH）₃，使Cu（OH）₂的溶解平衡繼續(xù)向右移動，直至Cu（OH）₂全部轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀．

點評：本題考查了物質(zhì)制備實驗方案的設計、物質(zhì)的分離與提純方法綜合應用，題目難度中等，明確制備流程及反應原理為解答關鍵，需要注意除雜不能引入新的雜質(zhì)，試題側(cè)重考查學生的分析、理解能力及化學實驗能力．