Question

2．已知H₂O₂、KMnO₄、NaClO、K₂Cr₂O₇均具有強(qiáng)氧化性．將溶液中的Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺沉淀為氫氧化物，所需溶液的pH分別為6.4、9.6、3.7．現(xiàn)由含F(xiàn)eCl₂雜質(zhì)的氯化銅晶體（CuCl₂•2H₂O），為制取純凈的CuCl₂•2H₂O，首先將其配制成水溶液，然后按圖示步驟進(jìn)行提純：
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）本實(shí)驗(yàn)最適合的氧化劑是C（填下面的序號(hào)）
A．K₂Cr₂O₇        B．NaClO         C．H₂O₂        D．KMnO₄
（2）物質(zhì)Y是CuO或Cu（OH）₂或Cu₂（OH）₂CO₃；（用化學(xué)式表示）
（3）本實(shí)驗(yàn)用堿沉淀法能否達(dá)到目的？不能；原因是加堿的同時(shí)Cu²⁺也會(huì)使生成沉淀；
（4）除去Fe³⁺的原理是Fe³⁺會(huì)水解生成Fe（OH）₃沉淀和H⁺，加入的CuO等可以消耗掉H⁺，使Fe³⁺的水解平衡向正方向移動(dòng)，從而沉淀完全；

Answer 1

分析 由題給數(shù)據(jù)可知Fe³⁺易生成Fe（OH）₃沉淀而除去，加入氧化劑X的目的是把亞鐵離子氧化，為避免引入新雜質(zhì)，應(yīng)用過(guò)氧化氫；加入試劑Y的目的是調(diào)節(jié)pH使鐵離子生成氫氧化鐵沉淀，過(guò)濾除去沉淀，對(duì)濾液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾得到氯化銅晶體．
（1）加入氧化劑的目的為除去Fe²⁺，除雜時(shí)，不能引入新的雜質(zhì)；
（2）物質(zhì)Y的作用是調(diào)節(jié)溶液的pH，據(jù)此來(lái)選擇合適的試劑；
（3）加堿的同時(shí)Cu²⁺也會(huì)生成沉淀；
（4）氫氧化銅能促進(jìn)三價(jià)鐵離子的水解，結(jié)合難溶電解質(zhì)的溶解平衡分析．

解答 解：由題給數(shù)據(jù)可知Fe³⁺易生成Fe（OH）₃沉淀而除去，加入氧化劑X的目的是把亞鐵離子氧化，為避免引入新雜質(zhì)，應(yīng)用過(guò)氧化氫；加入試劑Y的目的是調(diào)節(jié)pH使鐵離子生成氫氧化鐵沉淀，過(guò)濾除去沉淀，對(duì)濾液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾得到氯化銅晶體．
（1）根據(jù)題意，加入氧化劑X可把Fe²⁺氧化為Fe³⁺，而沒(méi)有增加新雜質(zhì)，所以X為H₂O₂，故答案為：C；
（2）結(jié)合題示，調(diào)節(jié)pH至3.7，使Fe³⁺全部沉淀，所以Y最好為CuO或Cu（OH）₂或CuCO₃，CuCl₂不能調(diào)節(jié)pH，故答案為：CuO或Cu（OH）₂或Cu₂（OH）₂CO₃；
（3）加堿的同時(shí)Cu²⁺也會(huì)生成沉淀；故答案為：不能；加堿的同時(shí)Cu²⁺也會(huì)生成沉淀；
（4）Fe³⁺水解顯酸性，有關(guān)離子方程式Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，加入氫氧化銅和溶液中氫離子反應(yīng)：Cu（OH）₂+2H⁺═Cu²⁺+2H₂O，使水解平衡向正反應(yīng)方向一定，總反應(yīng)式為：2Fe³⁺+3Cu（OH）₂═2Fe（OH）₃+3Cu²⁺，
故答案為：Fe³⁺會(huì)水解生成Fe（OH）₃沉淀和H⁺，加入的CuO等可以消耗掉H⁺，使Fe³⁺的水解平衡向正方向移動(dòng)，從而沉淀完全．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的分離、提純的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力的考查，題目多角度考查學(xué)生的閱讀獲取信息能力、對(duì)工藝流程理解與實(shí)驗(yàn)條件控制、實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)、物質(zhì)分離提純除雜等有關(guān)實(shí)驗(yàn)操作以及在新情境下綜合運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力．題目難度中等，要求學(xué)生要有扎實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)和靈活應(yīng)用信息解決問(wèn)題的能力，注意基礎(chǔ)知識(shí)的全面掌握．