Question

14．某化學小組用粗氧化銅（含少量氧化亞鐵及不溶于酸的雜質(zhì)）制取氯化銅，其實驗流程如下所示：

已知：

金屬離子	氫氧化物開始沉淀時的pH	氫氧化物沉淀完全時的pH
Fe3+	1.9	3.2
Fe2+	7.0	9.0
Cu2+	4.7	6.7

提供的試劑：A．NaOH    B．H₂O₂    C．Na₂CO₃    D．CuO
（1）步驟②反應的離子方程式是2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．步驟③中調(diào)節(jié)溶液pH的范圍是3.2～4.7之間．
（2）如何判斷沉淀Ⅱ已洗滌干凈的方法是取最后一次洗滌液，加入硝酸酸化，再滴入硝酸銀溶液，沒有白色沉淀生成，說明洗滌干凈，否則洗滌不干凈．
（3）步驟④的方法是加熱濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌，
（4）步驟⑤要得到無水氯化銅，需要在趕在的HCl氣流中加熱CuCl₂•2H₂O其原因是干燥的HCl氣流既可抑制Cu²⁺的水解，還能帶走CuCl₂•2H₂O受熱產(chǎn)生的水汽．
（5）若用電解法精煉銅，則陰極的電極反應式為Cu²⁺+2e^-=Cu．

Answer 1

分析 粗CuO中含有FeO和不溶于酸的雜質(zhì)，將粗CuO溶于過量鹽酸，發(fā)生的反應有FeO+2HCl=FeCl₂+H₂O、CuO+2HCl=CuCl₂+H₂O，然后過濾，得到沉淀I為不溶于酸的雜質(zhì)，溶液I中溶質(zhì)為FeCl₂、CuCl₂和HCl，向溶液I中加入X、Y然后調(diào)節(jié)pH過濾，得到沉淀II、溶液II，除去溶液中的FeCl₂，根據(jù)氫氧化物沉淀需要的pH知，應該先將FeCl₂氧化為鐵鹽，為不引進新的雜質(zhì)，氧化劑X應該為H₂O₂，然后向溶液中加入CuO等調(diào)節(jié)溶液的pH，使鐵離子轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃過濾除去，然后將溶液II蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶得到CuCl₂.2H₂O，最后在HCl氛圍中加熱CuCl₂.2H₂O得到CuCl₂，防止氯化銅水解．

解答 解：粗CuO中含有FeO和不溶于酸的雜質(zhì)，將粗CuO溶于過量鹽酸，發(fā)生的反應有FeO+2HCl=FeCl₂+H₂O、CuO+2HCl=CuCl₂+H₂O，然后過濾，得到沉淀I為不溶于酸的雜質(zhì)，溶液I中溶質(zhì)為FeCl₂、CuCl₂和HCl，向溶液I中加入X、Y然后調(diào)節(jié)pH過濾，得到沉淀II、溶液II，除去溶液中的FeCl₂，根據(jù)氫氧化物沉淀需要的pH知，應該先將FeCl₂氧化為鐵鹽，為不引進新的雜質(zhì)，氧化劑X應該為H₂O₂，然后向溶液中加入CuO等調(diào)節(jié)溶液的pH，使鐵離子轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃過濾除去，然后將溶液II蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶得到CuCl₂.2H₂O，最后在HCl氛圍中加熱CuCl₂.2H₂O得到CuCl₂，防止氯化銅水解．
（1）步驟②是過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，反應離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；步驟③是調(diào)節(jié)溶液的pH，使鐵離子轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃過濾除去，當鐵離子完全沉淀時溶液的pH為3.2，當銅離子出現(xiàn)沉淀時溶液的pH為4.7，調(diào)節(jié)溶液的pH要除去鐵離子而不能除去銅離子，所以溶液的pH范圍為3.2～4.7之間，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；3.2～4.7之間；
（2）沉淀Ⅱ為氫氧化鐵，會附著氯離子，檢驗是否洗滌干凈方法：取最后一次洗滌液，加入硝酸酸化，再滴入硝酸銀溶液，沒有白色沉淀生成，說明洗滌干凈，否則洗滌不干凈，
故答案為：取最后一次洗滌液，加入硝酸酸化，再滴入硝酸銀溶液，沒有白色沉淀生成，說明洗滌干凈，否則洗滌不干凈；
（3）步驟④是從溶液中獲得晶體，需要經(jīng)過加熱濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌得到，
故答案為：加熱濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌；
（4）步驟⑤要得到無水氯化銅，需要在干燥的HCl氣流中加熱CuCl₂•2H₂O，是為了抑制銅離子的水解，得到氯化銅晶體，同時帶走產(chǎn)生的水蒸氣；
故答案為：干燥的HCl氣流既可抑制Cu²⁺的水解，還能帶走CuCl₂•2H₂O受熱產(chǎn)生的水汽；
（5）若用電解法精煉銅，則陰極的電極反應式為：Cu²⁺+2e^-=Cu，
故答案為：Cu²⁺+2e^-=Cu．

點評 本題屬于化學工業(yè)流程題目，涉及物質(zhì)的分離和提純、對操作與試劑的分析評價、電解原理應用等，關鍵理解工藝流程原理，是高考�？碱}型，較好的考查學生對知識遷移應用，題目難度中等．