Question

7．自然界地表層存在大量鐵、銅的硫化物．現(xiàn)制得含氯化亞鐵雜質(zhì)的氯化銅水溶液，為制取純凈的CuCl₂•2H₂O，首先將其制成水溶液，然后按如圖步驟進行提純．

已知Cu²⁺、Fe³⁺和Fe²⁺的氫氧化物開始和完全沉淀時的pH，見表．請回答：

	Fe3+	Fe2+	Cu2+
氫氧化物開始沉淀時的pH	1.9	7	4.7
氫氧化物完全沉淀時的pH	3.2	9	6.7

（1）加入氧化劑的目的是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，便于生成沉淀而與Cu²⁺分離．
（2）最適合作氧化劑X的是C（填序號）．
A．K₂Cr₂O₇   B．NaClO
C．H₂O₂     D．KMnO₄
在酸性條件下，氧化劑X與Fe²⁺反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2 H₂O．
（3）加入的物質(zhì)Y以調(diào)節(jié)溶液pH，Y的化學(xué)式是CuO或Cu（OH）₂或CuCO₃或Cu₂（OH）₂CO₃，pH的范圍是調(diào)節(jié)溶液的pH至3.2～4.7．
（4）只能在HCl氣流中加熱濃縮才能得到CuCl₂•2H₂O晶體，HCl氣流起的作用是：防止加熱過程中CuCl₂發(fā)生水解生成Cu （OH）₂．
（5）已知Ksp（ZnS）＞Ksp（CuS）．地表層原生銅的硫化物經(jīng)氧化、水浸作用后變成CuSO₄溶液，再向地下深層滲透，遇到難溶的ZnS慢慢轉(zhuǎn)變?yōu)殂~藍（CuS）．用離子方程式解釋ZnS能轉(zhuǎn)變?yōu)镃uS的原因Cu²⁺（aq）+ZnS（s）═Zn²⁺（aq）+CuS（s）．

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，過濾、洗滌、干燥即可得到氯化銅晶體，
（1）將Fe²⁺氧化為Fe³⁺；
（2）加入氧化劑，將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，易除去，除雜時，不能引入新的雜質(zhì)；過氧化氫具有氧化性，酸性溶液中氧化亞鐵離子為鐵離子；
（3）調(diào)節(jié)pH4～4.7，使Fe³⁺全部沉淀，同時不引進新雜質(zhì)，調(diào)節(jié)溶液的pH的目的是使鐵離子沉淀同時銅離子不能沉淀，據(jù)此判斷；
（4）CuCl₂屬于強酸弱堿鹽，加熱蒸發(fā)時促進其水解（HCl易揮發(fā)），得不到CuCl₂•2H₂O；
（5）難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化是溶解度大的物質(zhì)向溶解度小的物質(zhì)轉(zhuǎn)化；

解答 解：（1）Fe²⁺沉淀為氫氧化物時所需pH與Cu²⁺的沉淀的pH相同，也就是說，F(xiàn)e²⁺沉淀的同時，Cu²⁺也會沉淀，無法將兩者分離開，根據(jù)題干提供信息可知Fe³⁺沉淀所需的pH較小，所以應(yīng)先將Fe²⁺氧化為Fe³⁺后再將其除去，
故答案為：將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，便于生成沉淀而與Cu²⁺分離；
（2）根據(jù)框圖，加入氧化劑X可把Fe²⁺氧化為Fe³⁺，而沒有增加新雜質(zhì)，所以X為H₂O₂，在酸性條件下，氧化劑過氧化氫與Fe²⁺反應(yīng)的離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2 H₂O，
故答案為：C； 2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2 H₂O；
（3）結(jié)合題示，調(diào)節(jié)pH為3.2～4.7，使Fe³⁺全部沉淀，同樣不引進新雜質(zhì)，所以Y最好為CuO或Cu（OH）₂或CuCO₃，
故答案為：CuO或Cu（OH）₂或CuCO₃或Cu₂（OH）₂CO₃；調(diào)節(jié)溶液的pH至3.2～4.7；
（5）CuCl₂屬于強酸弱堿鹽，加熱蒸發(fā)時促進其水解（HCl易揮發(fā)），CuCl₂+2H₂O?Cu（OH）₂+2HCl，溫度升高，HCl揮發(fā)，水解平衡正向移動，得到Cu（OH）₂固體，而無法得到晶體，在HCl氣流中加熱濃縮才能得到CuCl₂•2H₂O晶體，HCl氣流起的作用是防止加熱過程中CuCl₂發(fā)生水解生成Cu （OH）₂，
故答案為：防止加熱過程中CuCl₂發(fā)生水解生成Cu （OH）₂；
（5）由ZnS轉(zhuǎn)變?yōu)镃uS，發(fā)生沉淀的轉(zhuǎn)化，可表示為或ZnS（s）+Cu²⁺（aq）?CuS（s）+Zn²⁺（aq），
故答案為：Cu²⁺（aq）+ZnS（s）═Zn²⁺（aq）+CuS（s）；

點評 本題考查除去氯化銅中氯化亞鐵并得到氯化銅晶體的方法、溶度積常數(shù)的分析判斷、氧化還原反應(yīng)、除雜方法等，題目難度不大，注意除雜不能引入新的雜質(zhì)．