Question

7．用含少量鐵的氧化物的氧化銅制取氯化銅晶體（CuCl₂•xH₂O）．有如下操作：

已知：在pH為4～5時，F(xiàn)e³⁺幾乎完全水解而沉淀，而此時Cu²⁺卻幾乎不水解．
（1）溶液A中的金屬離子有Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺．能檢驗溶液A中Fe²⁺的試劑為①（填編號，下同）     ①KMnO₄   ②（NH₄）₂S   ③NaOH   ④KSCN
（2）要得到較純的產(chǎn)品，試劑可選用③④⑤
①NaOH      ②FeO     ③CuO      ④Cu（OH）₂   ⑤Cu₂（OH）₂CO₃
（3）欲測定溶液A中的Fe²⁺的濃度，實驗前，首先要配制一定物質(zhì)的量濃度的KMnO₄溶液250mL，配制時需要的儀器除天平、玻璃棒、燒杯、藥匙、膠頭滴管外，還需250mL容量瓶，下列滴定方式中（夾持部分略去），最合理的是b（填序號）

寫出滴定反應的離子方程式5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O
（4）某同學設(shè)計以原電池的形式實現(xiàn)Fe²⁺至Fe³⁺的轉(zhuǎn)化，電解質(zhì)溶液為稀硫酸，請寫出負極的電極反應式Fe²⁺-e^-═Fe³⁺
（5）為了測定制得的氯化銅晶體（CuCl₂•xH₂O）中x的值，某興趣小組設(shè)計了兩種實驗方案
方案一：稱取m g晶體灼燒至質(zhì)量不再減輕為止，冷卻、稱量所得無水CuCl₂的質(zhì)量為n₁g．
方案二：稱取mg晶體溶于水，加入足量氫氧化鈉溶液、過濾、沉淀洗滌后用小火加熱至質(zhì)量不再減輕為止，冷卻，稱量所得固體的質(zhì)量為n₂g．
試評價上述兩種實驗方案：其中正確的方案是二（填”一”或”二”）
據(jù)此計算得x=$\frac{80m-135{n}_{2}}{18{n}_{2}}$（用含m、n₁或n₂的代數(shù)式表示）．

Answer 1

分析 向含少量鐵的氧化銅固體中加入鹽酸，鹽酸和鐵、氧化銅反應，發(fā)生的離子反應方程式為：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑；CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O，加入氧化劑A的目的是把亞鐵離子氧化，根據(jù)除雜原則，不能引入新的雜質(zhì)；試劑B應為調(diào)節(jié)溶液pH值，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃，除去Fe³⁺，過濾除去沉淀，對濾液進行蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾得到氯化銅晶體．（1）亞鐵離子具有還原性，能被高錳酸鉀氧化為三價鐵，使高錳酸鉀褪色；
（2）在制取過程中，不能引進雜質(zhì)離子，據(jù)此來選擇合適的試劑；
（3）根據(jù)配制一定物質(zhì)的量濃度的KMnO₄溶液所需儀器和高錳酸鉀的性質(zhì)來分析；滴定反應：Mn元素的化合價由+7價降低為+2價，F(xiàn)e元素的化合價由+2價升高為+3價，由電子守恒、電荷守恒、原子守恒解答；
（4）原電池負極反應氧化反應，F(xiàn)e²⁺在負極放電生成Fe³⁺；
（5）CuCl₂•xH₂O中x的值的確定依據(jù)是加熱前后的質(zhì)量差即為減少的水的質(zhì)量，據(jù)此來確定x．

解答 解：（1）亞鐵離子具有還原性，能被高錳酸鉀氧化為三價鐵，使高錳酸鉀褪色，是檢驗溶液A中Fe²⁺的最佳試劑，
故答案為：①；　
（2）得到較純的產(chǎn)品，需要調(diào)節(jié)pH使鐵離子轉(zhuǎn)化為沉淀，選擇的試劑可以是CuO、Cu（OH）₂或Cu₂（OH）₂CO₃，而①②均會引入雜質(zhì)離子，
故答案為：③④⑤；
（3）配制一定物質(zhì)的量濃度的KMnO₄溶液需要的儀器有：天平、玻璃棒、燒杯、膠頭滴管、250mL容量瓶，高錳酸鉀具有強氧化性，必須放在酸式滴定管中，所以最合理的是b，滴定反應：Mn元素的化合價由+7價降低為+2價，F(xiàn)e元素的化合價由+2價升高為+3價，由電子守恒、電荷守恒、原子守恒可知，離子反應為5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，
故答案為：250mL容量瓶；b；5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
（4）原電池負極反應氧化反應，F(xiàn)e²⁺在負極放電生成Fe³⁺，負極電極反應式為Fe²⁺-e^-═Fe³⁺；
故答案為：Fe²⁺-e^-═Fe³⁺；
（5）CuCl₂•xH₂O中x的值的確定依據(jù)是加熱前后的質(zhì)量差即為減少的水的質(zhì)量，所以選擇方案二，根據(jù)Cu元素守恒，則
CuCl₂•xH₂O～Cu（OH）₂～CuO，
1                      1
$\frac{m}{135+18x}$               $\frac{{n}_{2}}{80}$    即 $\frac{m}{135+18x}$=$\frac{{n}_{2}}{80}$   解得x=$\frac{80m-135{n}_{2}}{18{n}_{2}}$，
故答案為：二；$\frac{80m-135{n}_{2}}{18{n}_{2}}$．

點評 本題考查了氯化銅晶體（CuCl₂•xH₂O）的實驗室制取，涉及物質(zhì)的分離與提純、鹽類的水解以及對工藝流程理解與實驗方案的設(shè)計等，題目難度中等，要求學生要有扎實的實驗基礎(chǔ)知識和靈活應用信息解決問題的能力，注意基礎(chǔ)知識的全面掌握．