Question

某化学研究性学习小组拟用粗氧化铜（含少量氧化亚铁及不溶于酸的杂质）制取无水氯化铜并测定样品中氧化铜的质量分数，其实验流程如下：

实验过程中的pH调节可参考下表：

物质	开始沉淀时的pH	完全沉淀时的pH
氢氧化铁	2.7	3.7
氢氧化亚铁	7.6	9.6
氢氧化铜	5.2	6.4

回答以下问题：
（1）步骤①过滤操作中所用仪器有铁架台（带铁圈）、漏斗、烧杯等，还需要使用的仪器用品有

 

．
（2）步骤①中发生的离子反应方程式

 

．
（3）步骤②溶液I中加入X的目的是

 

．
（4）试剂Y可选用（填字母）

 

，选择的原因是

 

．
a．氢氧化钠         b．氨水        c．碱式碳酸铜       d．氧化铜
（5）步骤⑤要得到无水氯化铜，需要在干燥的HCl气流中加热CuCl₂?xH₂O，其原因是

 

．
（6）经检测，CuCl₂?xH₂O中含水28.6%，则CuCl₂?xH₂O中x的值为

 

．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量

专题：实验探究和数据处理题

分析：将粗氧化铜（含少量氧化亚铁及不溶于酸的杂质）溶于过量盐酸，发生的反应有FeO+2HCl=FeCl₂+H₂O、CuO+2HCl=CuCl₂+H₂O，然后过滤，得到沉淀I为不溶于酸的杂质，溶液I中溶质为FeCl₂、CuCl₂和HCl，向溶液I中加入X调节pH过滤，得到溶液II，向溶液II中加入Y调节pH过滤，得到沉淀II，除去FeCl₂、CuCl₂和HCl中的FeCl₂，根据氢氧化物沉淀需要的pH知，应该先将FeCl₂氧化为铁盐，为不引进新的杂质，氧化剂X应该为Cl₂或H₂O₂，然后向溶液中加入CuO调节溶液的pH，所以Y可以是CuO或Cu₂（OH）₂CO₃，则沉淀II为Fe（OH）₃，然后将溶液II蒸发浓缩、冷却结晶得到CuCl₂?2H₂O，最后在HCl氛围中加热CuCl₂.2H₂O得到CuCl₂，
（1）过滤操作中所用仪器有铁架台（带铁圈）、漏斗、烧杯、玻璃棒和滤纸等；
（2）将粗氧化铜（含少量氧化亚铁及不溶于酸的杂质）溶于过量盐酸，发生的反应有FeO+2HCl=FeCl₂+H₂O、CuO+2HCl=CuCl₂+H₂O；
（3）步骤②加入氧化剂将亚铁离子氧化生成铁离子，然后调节溶液的pH除去铁离子；
（4）加入碱式碳酸铜或氧化铜后，不引入新的杂质，并可降低溶液中H⁺浓度，控制溶液的pH在3.7～5.2之间，使Fe³⁺水解转化为Fe（OH）₃，而Cu²⁺不水解；
（5）氯化氢抑制氯化铜的水解，以便达到氯化铜晶体；
（6）根据CuCl₂?xH₂O中含水28.6%求出水的质量，可求出x的值．

解答： 解：将粗氧化铜（含少量氧化亚铁及不溶于酸的杂质）溶于过量盐酸，发生的反应有FeO+2HCl=FeCl₂+H₂O、CuO+2HCl=CuCl₂+H₂O，然后过滤，得到沉淀I为不溶于酸的杂质，溶液I中溶质为FeCl₂、CuCl₂和HCl，向溶液I中加入X调节pH过滤，得到溶液II，向溶液II中加入Y调节pH过滤，得到沉淀II，除去FeCl₂、CuCl₂和HCl中的FeCl₂，根据氢氧化物沉淀需要的pH知，应该先将FeCl₂氧化为铁盐，为不引进新的杂质，氧化剂X应该为Cl₂或H₂O₂，然后向溶液中加入CuO调节溶液的pH，所以Y可以是CuO或Cu₂（OH）₂CO₃，则沉淀II为Fe（OH）₃，然后将溶液II蒸发浓缩、冷却结晶得到CuCl₂?2H₂O，最后在HCl氛围中加热CuCl₂.2H₂O得到CuCl₂，
（1）过滤操作中所用仪器有铁架台（带铁圈）、漏斗、烧杯、玻璃棒和滤纸等，故答案为：玻璃棒、滤纸；
（2）将粗氧化铜（含少量氧化亚铁及不溶于酸的杂质）溶于过量盐酸，发生的离子反应有CuO+2H⁺═Cu²⁺+H₂O、FeO+2H⁺═Fe²⁺+H₂O，故答案为：CuO+2H⁺═Cu²⁺+H₂O、FeO+2H⁺═Fe²⁺+H₂O；
（3）步骤②加入氧化剂将亚铁离子氧化生成铁离子，然后调节溶液的pH除去铁离子，故答案为：将Fe²⁺全部氧化为Fe³⁺；
（4）由上分析知选择，因为入碱式碳酸铜或氧化铜后，不引入新的杂质，并可降低溶液中H⁺浓度，控制溶液的pH在3.7～5.2之间，使Fe³⁺水解转化为Fe（OH）₃，而Cu²⁺不水解，
故答案为：c、d；加入碱式碳酸铜或氧化铜后，不引入新的杂质，并可降低溶液中H⁺浓度，控制溶液的pH在3.7～5.2之间，使Fe³⁺水解转化为Fe（OH）₃，而Cu²⁺不水解；
（5）氯化铜水解，在干燥的HCl气流中抑制Cu²⁺的水解，且带走CuCl₂?xH₂O受热产生的水气，故能得到无水氯化铜，
故答案为：在干燥的HCl气流中抑制Cu²⁺的水解，且带走CuCl₂?xH₂O受热产生的水气，故能得到无水氯化铜；
（6）CuCl₂?xH₂O中含水28.6%，则

18x

135+18x

×100%=28.6%，解得x=3，故答案为：3．

点评：本题考查了物质制备实验设计、物质分离的实验基本操作，物质性质的理解和掌握是解题关键，题目难度中等．