Question

15．鐵銅單質(zhì)及其化合物的應(yīng)用范圍很廣．現(xiàn)有含氯化亞鐵雜質(zhì)的氯化銅晶體，為制取純凈的CuCl₂•2H₂O，首先將其制成水溶液，然后按照如圖步驟進(jìn)行提純：

已知Cu²⁺、Fe³⁺和Fe²⁺的氫氧化物開始沉淀和沉淀完全時(shí)的pH見下表：

	Fe3+	Fe2+	Cu2+
開始沉淀的pH	1.9	7.0	4.7
完全沉淀的pH	3.2	a	6.7

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）化學(xué)上通常認(rèn)為殘留在溶液中的離子濃度小于1×10^-5mol/L時(shí)，沉淀就達(dá)到完全．已知Fe（OH）₂的K_sp約為1.0×10^-15，則a=9．
（2）加入氧化劑的目的是將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，X應(yīng)選擇C．
A．K₂Cr₂O₇   B．濃HNO₃   C．H₂O₂   D．KMnO₄
（3）加入的物質(zhì)Y是CuO[Cu（OH）₂、CuCO₃、Cu₂（OH）₂CO₃也可以]．
（4）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)從溶液Ⅲ中獲得純凈的CuCl₂•2H₂O．簡(jiǎn)要描述實(shí)驗(yàn)步驟應(yīng)在HCl氣流中加熱蒸發(fā)結(jié)晶，過(guò)濾、冰水洗滌、低溫烘干．

Answer 1

分析 氯化亞鐵和氯化銅的混合液中，加入氧化劑可以將亞鐵離子氧化為鐵離子，調(diào)節(jié)pH可以將鐵離子沉淀，得到氯化銅的水溶液，然后再酸性環(huán)境下蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過(guò)濾、洗滌、干燥即可得到氯化銅晶體，
（1）依據(jù)溶度積常數(shù)分析（2）加入氧化劑，將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，易除去，據(jù)此回答；
（2）選擇的氧化劑不能引進(jìn)新的雜質(zhì)離子是最佳氧化劑；
（3）在調(diào)節(jié)pH時(shí)，加入的物質(zhì)不能引進(jìn)新雜質(zhì)；
（4）銅離子水解溶液顯示酸性，加熱蒸干硫酸銅溶液得到的是氫氧化銅，據(jù)此回答．

解答 解：根據(jù)流程圖，氯化亞鐵和氯化銅的混合液中，加入氧化劑可以將亞鐵離子氧化為鐵離子，調(diào)節(jié)pH可以將鐵離子沉淀，得到氯化銅的水溶液，然后再酸性環(huán)境下蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過(guò)濾、洗滌、干燥即可得到氯化銅晶體，
（1）殘留在溶液中的離子濃度小于1×10^-5mol/L時(shí)，沉淀就達(dá)到完全．已知Fe（OH）₂的K_sp約為1.0×10^-15，
Ksp=c（Fe²⁺）c²（OH^-）=1.0×10^-15
1×10^-5mol/L×c²（OH^-）=1.0×10^-15
c（OH^-）=10^-5mol/L，
c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-5}}$=10^-9mol/mol，
a=9，
故答案為：9；
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模�加入氧化劑的目的是將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，便于生成Fe（OH）₃沉淀而與Cu²⁺分離，K₂Cr₂O₇、HNO₃、H₂O₂、KMnO₄都具有氧化性，能將亞鐵離子氧化，但是K₂Cr₂O₇、HNO₃、KMnO₄能引進(jìn)新的雜質(zhì)離子，雙氧水是綠色氧化劑，得到的還原產(chǎn)物是水，不會(huì)引進(jìn)雜質(zhì)離子，
故答案為：將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，便于生成Fe（OH）₃沉淀而與Cu²⁺分離；C；
（3）中和溶液的酸性，調(diào)節(jié)pH，將鐵離子沉淀，銅離子不沉淀，可以加入CuO[Cu（OH）₂、CuCO₃、Cu₂（OH）₂CO₃也可以]，
故答案為：CuO[Cu（OH）₂、CuCO₃、Cu₂（OH）₂CO₃也可以]；
（4）銅離子水解溶液顯示酸性，加熱蒸干硫酸銅溶液得到的是氫氧化銅，為防止水解，從溶液Ⅲ中獲得純凈的CuCl₂•2H₂O，應(yīng)該在HCl氣流中蒸干，在HCl氣氛中加熱濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾、冰水洗滌、低溫烘干，
故答案為：應(yīng)在HCl氣流中加熱蒸發(fā)結(jié)晶，過(guò)濾、冰水洗滌、低溫烘干．

點(diǎn)評(píng) 本題是一道物質(zhì)的分離和提純的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)題，考查學(xué)生分析解決問(wèn)題以及靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力，題目難度不大．