Question

19．銅及其化合物在日常生活中應(yīng)用廣泛．某研究性學(xué)習(xí)小組欲從氯化鐵溶液腐蝕印刷電路極后的酸性廢液中（含F(xiàn)eCl₃、FeCl₂含CuCl₂）制備氯化銅晶體（CuCl₂•2H₂O），設(shè)計(jì)路線如下：

回答下列問(wèn)題：
（1）檢驗(yàn)酸性廢液中含有Fe³⁺，常用的試劑是KSCN（填化學(xué)式）；酸性廢液中加入足量Cl₂，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2FeCl₂+Cl₂=2FeCl₃．
（2）操作1的名稱是過(guò)濾；調(diào)節(jié)溶液的pH時(shí)適宜選用下列試劑中的D；
A．NaOH溶液       B．Na₂CO₃       C．氨水      D．CuO
若調(diào)節(jié)溶液的pH為4時(shí)，溶液中殘留的Fe³⁺物質(zhì)的量濃度為4×10^-8mol•L^-1（已知25℃時(shí)，K_ap=4×10^-38）．
（3）操作2需在氯化氫氣流中經(jīng)過(guò)加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥．在氯化氫氣流中進(jìn)行操作的原因是Cu²⁺+2H₂OCu（OH）₂+2H⁺，增大氫離子濃度，抑制Cu²⁺水解（結(jié)合離子方程式并簡(jiǎn)要說(shuō)明）．
（4）若在溶液2中通入一定量的SO₂，加熱，則生成CuCl沉淀，該反應(yīng)的離子方程式為2Cu²⁺+SO₂+2Cl^-+2H₂O=2CuCl↓+SO₄^2-+4H⁺．
（5）該小組設(shè)想以銅棒和石墨棒為電極，以KI溶液為電解液，利用電解來(lái)制取碘化亞銅，已知：2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂．若按其設(shè)想，銅棒應(yīng)連接電源的正（填“正”或“負(fù)”）極；陰極發(fā)生的電極反應(yīng)式為2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-．

Answer 1

分析 酸性廢液中（含F(xiàn)eCl₃、FeCl₂含CuCl₂）制備氯化銅晶體（CuCl₂•2H₂O），由流程可知，先通入足量氯氣可氧化FeCl₂，然后加CuO促進(jìn)鐵離子水解轉(zhuǎn)化為沉淀，過(guò)濾后得到濾渣為氫氧化鐵，溶液2中含CuCl₂，在氯化氫氣流中蒸發(fā)結(jié)晶得到CuCl₂•2H₂O，
（1）Fe³⁺與KSCN溶液結(jié)合生成血紅色的絡(luò)離子，酸性廢液中加入足量Cl₂，與氯化亞鐵反應(yīng)生成氯化鐵；
（2）操作I分離溶液與固體，調(diào)節(jié)pH不能引入新雜質(zhì)，結(jié)合Ksp計(jì)算；
（3）操作2中抑制銅離子水解，且水解生成的HCl易揮發(fā)；
（4）發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成CuCl；
（5）由2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂可知，石墨為陰極，以Cu為陽(yáng)極電解KI溶液，通電后，溶液中的H⁺、K⁺移向陰極，而H⁺的氧化性強(qiáng)于K⁺，所以H⁺得電子被還原，電極反應(yīng)式為2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-．

解答 解：酸性廢液中（含F(xiàn)eCl₃、FeCl₂含CuCl₂）制備氯化銅晶體（CuCl₂•2H₂O），由流程可知，先通入足量氯氣可氧化FeCl₂，然后加CuO促進(jìn)鐵離子水解轉(zhuǎn)化為沉淀，過(guò)濾后得到濾渣為氫氧化鐵，溶液2中含CuCl₂，在氯化氫氣流中蒸發(fā)結(jié)晶得到CuCl₂•2H₂O，
（1）檢驗(yàn)酸性廢液中含有Fe³⁺，常用的試劑是KSCN；酸性廢液中加入足量Cl₂，反應(yīng)的化學(xué)方程式為 2FeCl₂+Cl₂=2FeCl₃，
故答案為：KSCN； 2FeCl₂+Cl₂=2FeCl₃；
（2）操作I分離溶液與固體，為過(guò)濾操作，調(diào)節(jié)pH不能引入新雜質(zhì)，只有CuO符合，若調(diào)節(jié)溶液的pH為4時(shí)，溶液中殘留的Fe³⁺物質(zhì)的量濃度為$\frac{4×1{0}^{-38}}{（1{0}^{-10}）^{3}}$=4×10^-8mol•L^-1，
故答案為：過(guò)濾； D； 4×10^-8mol•L^-1；
（3）操作2需在氯化氫氣流中經(jīng)過(guò)加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥．在氯化氫氣流中進(jìn)行操作的原因是Cu²⁺+2H₂O  Cu（OH）₂+2H⁺，增大氫離子濃度，抑制 Cu²⁺水解，
故答案為：冷卻結(jié)晶；Cu²⁺+2H₂O  Cu（OH）₂+2H⁺，增大氫離子濃度，抑制 Cu²⁺水解；
（4）若在溶液2含氯化銅，通入一定量的SO₂，加熱，則生成CuCl沉淀，該反應(yīng)的離子方程式為2Cu²⁺+SO₂+2Cl^-+2H₂O=2CuCl↓+SO₄^2-+4H⁺，
故答案為：2Cu²⁺+SO₂+2Cl^-+2H₂O=2CuCl↓+SO₄^2-+4H⁺；
（5）Cu與電源正極相連，Cu作陽(yáng)極，則Cu失去電子生成銅離子，溶液中的H⁺、K⁺移向陰極，而H⁺的氧化性強(qiáng)于K⁺，所以H⁺得電子被還原，陰極反應(yīng)式為2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，故答案為：正；2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)，為高頻考點(diǎn)，把握制備實(shí)驗(yàn)流程、發(fā)生的反應(yīng)、鹽類水解及溶度積計(jì)算等為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查，注意反應(yīng)原理與實(shí)驗(yàn)的結(jié)合，題目難度不大．