Question

17．用含少量鐵的氧化銅制取氯化銅晶體（CuCl₂•xH₂O）．有如下操作：

已知：在pH為4～5時，F(xiàn)e³⁺幾乎完全水解而沉淀，Cu²⁺卻不水解．
（1）加熱酸溶過程中發(fā)生反應的離子方程式有：Fe+2H⁺→Fe²⁺+H₂↑、CuO+2H⁺→Cu²⁺+H₂O
（2）氧化劑A可選用①（填編號，下同）①Cl₂②KMnO₄③HNO₃
（3）要得到較純的產(chǎn)品，試劑B可選用③①NaOH②FeO ③CuO
（4）試劑B的作用是①③①提高溶液的pH②降低溶液的pH③使Fe³⁺完全沉淀    ④使Cu²⁺完全沉淀
（5）從濾液經(jīng)過結(jié)晶得到氯化銅晶體的方法是②④①（按實驗先后順序填編號）
①過濾②蒸發(fā)濃縮③蒸發(fā)至干④冷卻
（6）為了測定制得的氯化銅晶體（CuCl₂•xH₂O）中x值，某興趣小組設計了兩種實驗方案：
方案一：稱取m g晶體灼燒至質(zhì)量不再減輕為止、冷卻、稱量所得無水CuCl₂的質(zhì)量為n g．
方案二：稱取m g晶體、加入足量氫氧化鈉溶液、過濾、沉淀洗滌后用小火加熱至質(zhì)量不再減輕為止、冷卻、稱量所得固體的質(zhì)量為ng．
試評價上述兩種實驗方案，其中正確的方案是二，據(jù)此計算得x=$\frac{80m-135n}{18n}$（用含m、n的代數(shù)式表示）．

Answer 1

分析 向固體中加入鹽酸，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)；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，對濾液進行蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾得到氯化銅晶體，
（1）鐵和氧化銅都與鹽酸反應生成鹽，根據(jù)離子方程式書寫規(guī)則書寫；
（2）①加入的氧化劑和雜質(zhì)離子反應，和銅離子不反應，且不能引進新的雜質(zhì)離子；
（3）加入的物質(zhì)能除去雜質(zhì)，且不引進新的雜質(zhì)；
（4）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，為使鐵離子沉淀溫度則應提高溶液的pH；
（5）根據(jù)溶液獲得晶體的方法分析；
（6）CuCl₂•xH₂O中x的值的確定依據(jù)是加熱前后的質(zhì)量差即為減少的水的質(zhì)量，據(jù)此來確定x．

解答 解：向固體中加入鹽酸，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)；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，對濾液進行蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾得到氯化銅晶體，
（1）向固體中加入鹽酸，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，
故答案為：Fe+2H⁺→Fe²⁺+H₂↑、CuO+2H⁺→Cu²⁺+H₂O；
（2）根據(jù)題意，加入氧化劑X可把Fe²⁺氧化為Fe³⁺，而沒有增加新雜質(zhì)，所以A為Cl₂，故選①；
（3）得到較純的產(chǎn)品，試劑可選用CuO或Cu₂（OH）₂CO₃，①②均會引入雜質(zhì)離子，故選：③；
（4）溶液酸性較強則鐵離子不沉淀，為使鐵離子沉淀溫度則應提高溶液的pH，故選①③；
（5）從濾液經(jīng)過結(jié)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，故答案為：②④①；
（6）CuCl₂•xH₂O中x的值的確定依據(jù)是加熱前后的質(zhì)量差即為減少的水的質(zhì)量，所以選擇方案二，根據(jù)Cu元素守恒，則
CuCl₂•xH₂O～Cu（OH）₂～CuO，
 1                      1
$\frac{m}{135+18x}$               $\frac{n}{80}$
x=$\frac{80m-135n}{18n}$，
故答案為：二；$\frac{80m-135n}{18n}$．

點評 本題考查閱讀獲取信息能力、對工藝流程理解與實驗條件控制、實驗方案的評價、化學計算、物質(zhì)分離提純除雜等有關實驗操作以及在新情境下綜合運用知識解決問題的能力．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．