Question

15．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F(xiàn)eO和SiO₂雜質(zhì)）來制取無色CuCl₂的流程如下：
已知：Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺轉(zhuǎn)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）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(wǎng)、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氯化氫可抑制氯化銅的水解；
（4）稱取30.250g已制得的無水CuCl₂產(chǎn)品（含0.0204molFeCl3雜質(zhì)），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(chǎn)品中CuCl₂的質(zhì)量分數(shù)為0.89（用小數(shù)表示，計算結(jié)果保留2位小數(shù)）．

Answer 1

分析 粗制的氧化銅粉末（含F(xiàn)eO和SiO₂雜質(zhì)），加入鹽酸，CuO+2HCl═CuCl₂+H₂O，F(xiàn)eO+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，F(xiàn)e³⁺+3H₂O?Fe（0H）₃+3H⁺，調(diào)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F(xiàn)eO和SiO₂雜質(zhì)），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，F(xiàn)e³⁺與硫氰化鉀溶液反應，使溶液變紅色，據(jù)此解答；
（3）根據(jù)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(jù)n=cV計算25mL樣品溶液消耗高錳酸鉀的物質(zhì)的量，進而計算250mL溶液可以消耗高錳酸鉀的物質(zhì)的量，再根據(jù)5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+2Mn²⁺+4H₂O離子方程式計算亞鐵離子的物質(zhì)的量，亞鐵離子總量減去三價鐵轉(zhuǎn)化的鐵離子可得由無水CuCl₂轉(zhuǎn)化的亞鐵離子，根據(jù)鐵守恒可得產(chǎn)品中CuCl₂的物質(zhì)的量，根據(jù)m=nM計算CuCl₂的質(zhì)量，進而計算其質(zhì)量分數(shù)；

解答 解：粗制的氧化銅粉末（含F(xiàn)eO和SiO₂雜質(zhì)），加入鹽酸，CuO+2HCl═CuCl₂+H₂O，F(xiàn)eO+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，F(xiàn)e³⁺+3H₂O?Fe（0H）₃+3H⁺，調(diào)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F(xiàn)eO和SiO₂雜質(zhì)），加入鹽酸，CuO+2HCl═CuCl₂+H₂O，F(xiàn)eO+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，F(xiàn)e³⁺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F(xiàn)e³⁺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F(xiàn)e³⁺，溶液不變紅色，說明濾液中不含F(xiàn)e³⁺，
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(chǎn)品（含0.0204molFeCl₃雜質(zhì)），溶于水中，加入過量的鐵粉，F(xiàn)e+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，F(xiàn)e+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(zhì)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(zhì)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(zhì)的量為4.6×10^-2mol×5=0.23mol，由Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，三價鐵轉(zhuǎn)化的鐵離子0.0204mol×$\frac{3}{2}$=0.0306mol，F(xiàn)e+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu可得無水CuCl₂產(chǎn)品中CuCl₂的物質(zhì)的量為0.23mol-0.0306mol=0.1994mol，故CuCl₂的質(zhì)量分數(shù)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(zhì)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(chǔ)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．