Question

2．用含少量鐵的氧化銅為原料制取氯化銅晶體（CuCl₂•xH₂O）的主要流程如下：

已知有關金屬離子的氫氧化物從開始沉淀到沉淀完全時溶液的pH數(shù)據(jù)為：
Fe³⁺：2.7-3.7；CU²⁺：5.2-6.4；Fe²⁺：7.6-9.6
請回答下列問題：
（1）原料經(jīng)酸溶所得到的pH=2的混合液中含有的金屬離子主要有Cu²⁺、Fe²⁺．（寫離子符號）
（2）使用氧化劑A的目的是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺．A可選下列物質(zhì)中的①．（填序號）
①Cl₂ ②KMnO₄ ③HNO₃
（3）試劑B的作用是調(diào)節(jié)溶液的PH至3.7～5.2，使Fe³⁺完全沉淀．濾渣的主要成分除可能含有B外，還一定含有的物質(zhì)是Fe（OH）₃．（寫化學式）
（4）過濾所得到的濾液必須呈較強的酸性（即含有一定量的鹽酸，必要時可以使用鹽酸進行酸化），其主要目的是防止Cu²⁺在蒸發(fā)結晶時水解．從濾液中得到氯化銅晶體的實驗操作方法依次是蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、干燥．

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、冷卻結晶、過濾得到氯化銅晶體．
（1）原料經(jīng)酸溶所得金屬離子主要有：Cu²⁺、Fe²⁺；
（2）加入氧化劑，將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，易除去，注意不能引入新的雜質(zhì)；
（3）加入鹽酸時，鹽酸是過量的，導致溶液酸性較強，溶液酸性較強則鐵離子不沉淀，為使鐵離子沉淀則應提高溶液的pH，所以加入試劑B，形成Fe（OH）₃沉淀，除去Fe³⁺；
（4）CuCl₂為強酸弱堿鹽，水解呈酸性，含有一定量的鹽酸，可抑制其水解，從濾液經(jīng)過結晶得到氯化銅晶體，首先要加熱蒸發(fā)濃縮，冷卻后，再將之過濾即可．

解答 解：（1）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，所以原料經(jīng)酸溶所得到的pH=2的混合液中含有的金屬離子主要有：Cu²⁺、Fe²⁺，
故答案為：Cu²⁺、Fe²⁺；
（2）Fe³⁺從pH=2.7開始沉淀，在pH=3.7沉淀完全，Cu²⁺從pH=5.2開始沉淀，F(xiàn)e²⁺從pH=7.6開始沉淀，為了除去鐵雜質(zhì)，需將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，加入氧化劑A的目的是把亞鐵離子氧化，①Cl₂ ②KMnO₄ ③HNO₃，都能氧化亞鐵離子，但②KMnO₄ ③HNO₃，均會引入雜質(zhì)離子，所以選擇①Cl₂ ，
故答案為：將Fe²⁺氧化為Fe³⁺；①；
（3）加入試劑B的目的是調(diào)節(jié)pH使鐵離子生成氫氧化鐵沉淀，過濾除去沉淀，F(xiàn)e³⁺從pH=2.7開始沉淀，在pH=3.7沉淀完全，Cu²⁺從pH=5.2開始沉淀，所以應該可知pH范圍為3.7～5.2，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃，除去Fe³⁺，所以濾渣的主要成分除可能含有B外，還一定含有的物質(zhì)是Fe（OH）₃，
故答案為：調(diào)節(jié)溶液的PH至3.7～5.2，使Fe³⁺完全沉淀；Fe（OH）₃；
（4）CuCl₂為強酸弱堿鹽，會發(fā)生水解CuCl₂+2H₂O?Cu（OH）₂+2HCl，過濾所得到的濾液必須呈較強的酸性（即含有一定量的鹽酸）可抑制銅離子的水解，含有結晶水的晶體采用冷卻結晶，所以從濾液中得到氯化銅晶體的實驗操作方法依次為蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶、過濾、洗滌等，
故答案為：防止Cu²⁺在蒸發(fā)結晶時水解；蒸發(fā)濃縮；過濾．

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計等，題目難度中等，要求學生要有扎實的實驗基礎知識和靈活應用信息解決問題的能力，注意基礎知識的全面掌握．