Question

不同金屬離子在溶液中完全沉淀時(shí)，溶液的pH不同．

溶液中被沉淀離子	Fe3+	Fe2+	Cu2+
完全生成氫氧化物沉淀時(shí)，溶液的pH	≥3.7	≥6.4	≥6.2

氯化銅晶體（CuCl₂?2H₂O）中含F(xiàn)eCl₂雜質(zhì)，為制得純凈氯化銅晶體，首先將其制成水溶液，然后按下面所示的操作步驟進(jìn)行提純．

（1）下列氧化劑中適合作氧化劑X的是

 

（填序號(hào)）；
A．NaClO   B．H₂O₂ C．KMnO₄  D．Cl₂
（2）物質(zhì)Y的化學(xué)式是

 

、

 

；（任寫兩種）
（3）寫出從（2）題任選一個(gè)物質(zhì)Y參與反應(yīng)生成沉淀Z離子方程式：

 

．
（4）最后能不能直接蒸發(fā)結(jié)晶得到CuCl₂?2H₂O晶體？

 

（填“能”或“不能”）．若能，不用回答；若不能，回答該如何操作？

 

．
（5）氫氧化銅常溫下其K_sp=c（Cu²⁺）?c²（OH^-）=2×10^-20mol²?L^-2．某硫酸銅溶液里c（Cu²⁺）=0.02mol/L，如要生成Cu（OH）₂沉淀，應(yīng)調(diào)整溶液pH使之大于

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：根據(jù)流程可知，向含有亞鐵離子的溶液中加入氧化劑X，將亞鐵離子氧化成鐵離子，然后加入Y調(diào)節(jié)溶液的pH，使鐵離子完全轉(zhuǎn)化成氫氧化鐵沉淀，加入的Y不能引進(jìn)新的雜質(zhì)，所以Y可以為CuO或Cu（OH）₂或CuCO₃；除去雜質(zhì)后的溶液為氯化銅溶液，將溶液在HCl的氣流中低溫加熱蒸發(fā)，得到氯化銅晶體，
（1）加入氧化劑，將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，易除去，除雜時(shí)，不能引入新的雜質(zhì)，雙氧水是綠色氧化劑，氯氣可以氧化亞鐵離子；
（2）Y試劑是調(diào)節(jié)pH至4～5，使Fe³⁺全部沉淀，同樣不引進(jìn)新雜質(zhì)，據(jù)此來選擇合適的物質(zhì)；
（3）鐵離子與氧化銅反應(yīng)生成氫氧化鐵沉淀和銅離子；
（4）CuCl₂屬于強(qiáng)酸弱堿鹽，加熱蒸發(fā)時(shí)促進(jìn)其水解（HCl易揮發(fā)）；
（5）根據(jù)K_sp=c（Cu²⁺）?[c（OH^-）]²=2×10^-20，根據(jù)Cu²⁺離子的濃度計(jì)算OH^-離子的濃度，根據(jù)水的離子積常數(shù)計(jì)算氫離子濃度，并以此計(jì)算溶液pH值．

解答： 解：制取流程為，向含有亞鐵離子的溶液中加入氧化劑X，將亞鐵離子氧化成鐵離子，然后加入Y調(diào)節(jié)溶液的pH，使鐵離子完全轉(zhuǎn)化成氫氧化鐵沉淀，加入的Y不能引進(jìn)新的雜質(zhì)，所以Y可以為CuO或Cu（OH）₂或CuCO₃；除去雜質(zhì)后的溶液為氯化銅溶液，將溶液在HCl的氣流中低溫加熱蒸發(fā)，得到氯化銅晶體，
（1）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可以為H₂O₂或Cl₂，而A會(huì)引入雜質(zhì)鈉離子，C會(huì)引入K⁺、Mn²⁺，
故答案為：BD；
（2）結(jié)合題示，調(diào)節(jié)pH3.2～4.7，使Fe³⁺全部沉淀，同樣不引進(jìn)新雜質(zhì)，所以Y最好為CuO或Cu（OH）₂或CuCO₃，
故答案為：CuO；Cu（OH）₂（或CuCO₃）；
（3）難溶物Z為Fe（OH）₃，鐵離子與氧化銅反應(yīng)生成氫氧化鐵沉淀和銅離子，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe³⁺+3CuO+6H₂O=Fe（OH）₃↓+3Cu²⁺，
故答案為：2Fe³⁺+3CuO+6H₂O=Fe（OH）₃↓+3Cu²⁺．
（4）CuCl₂屬于強(qiáng)酸弱堿鹽，加熱蒸發(fā)時(shí)促進(jìn)其水解（HCl易揮發(fā)），所以應(yīng)在HCl氣氛中采用低溫減壓蒸發(fā)結(jié)晶的方法，以得到CuCl₂?2H₂O的晶體，
故答案為：不能；應(yīng)在HCl的氣流中低溫蒸發(fā)；
（5）某CuSO₄溶液里c（Cu²⁺）=0.02mol/L，如果生成Cu（OH）₂沉淀，則應(yīng)有c（OH^-）≥

2×10-20 0.02

mol/L=10^-9mol/L，
則該溶液中氫離子濃度為：c（H⁺）≤

1×10-14

10-9

mol/L=10^-5mol/L，
所以溶液的pH必須滿足：pH≥-lg（10^-5）=5，
故答案為：5．

點(diǎn)評(píng)：本題考查物質(zhì)的分離、提純方法及實(shí)驗(yàn)操作方法綜合應(yīng)用，題目難度中等，涉及了K_sp計(jì)算、物質(zhì)制備、物質(zhì)的分離、提純方法等知識(shí)，正確理解制備流程為解答關(guān)鍵，試題有利于培養(yǎng)學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化學(xué)計(jì)算能力．