Question

工业上制取纯净CuCl₂?2H₂O的主要过程是：①将粗CuO（含少量Fe）溶解于足量稀盐酸中，加热、冷却、过滤，调节滤液的pH为3；②对①的滤液进行下列操作：

已知Cu²⁺、Fe²⁺在pH为4～5时不会形成氢氧化物沉淀，而Fe³⁺却几乎完全水解而沉淀．请回答下列有关问题：
（1）X最好是

 

（填序号）．
A．KMnO₄       B．HNO₃（稀）      C．H₂O₂      D．HNO₃（浓）
其反应的离子方程式为

 

．
（2）Y物质可以选用下列物质中的

 

（填序号）．
A．NaOH溶液    B．浓氨水        C．CuO       D．CuCO₃
（3）用惰性电极电解溶液乙时，阳极反应式为

 

．
（4）若将溶液乙蒸干并灼烧，得到的固体物质为

 

（填化学式）；因此，在对溶液C蒸发结晶时应注意

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,电解原理

专题：实验设计题

分析：①的滤液中含有亚铁离子、铜离子、氯离子，加入氧化剂将亚铁离子氧化成铁离子，然后加入Y调节溶液的pH，将铁离子转化成氢氧化铁沉淀除去，得到的溶液乙为氯化铜溶液，然后在持续通入HCl气体并不断搅拌条件下蒸发溶液乙获得氯化铜晶体，
（1）依据流程图可知实验目的是制备氯化铜晶体，需要除去亚铁离子，加入的X为氧化剂，但不能引入新的杂质，据此判断X；双氧水与亚铁离子发生氧化还原反应生成 铁离子和水；
（2）Y物质应调节溶液的酸性，调节溶液PH时铁离子全部沉淀，铜离子不能沉淀且不能引入新的杂质离子；
（3）根据制备流程可知，溶液乙为氯化铜溶液，电解氯化铜溶液时阳极氯离子失去电子生成氯气；
（4）氯化铜水溶液蒸发浓缩，铜离子水解，生成的氯化氢挥发，加热促进水解正向进行，得到氢氧化铜，灼烧后生成氧化铁；所以在对溶液C蒸发结晶时需要在氯化氢气流中蒸发析出晶体．

解答： 解：根据题中信息可知，①的滤液中含有亚铁离子、铜离子、氯离子，加入氧化剂将亚铁离子氧化成铁离子，然后加入Y调节溶液的pH，将铁离子转化成氢氧化铁沉淀除去，得到的溶液乙为氯化铜溶液，然后在持续通入HCl气体并不断搅拌条件下蒸发溶液乙获得氯化铜晶体，
（1）依据流程图可知实验目的是制备氯化铜晶体，需要除去亚铁离子，加入的X为氧化剂，但不能引入新的杂质，高锰酸钾、浓硝酸和稀硝酸都会引进新的杂质，甚至产生污染物，而双氧水具有强氧化性，且反应后生成水，则双氧水为最佳试剂，故C正确；
双氧水与亚铁离子反应的离子方程式为：2H⁺+H₂O₂+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：C；2H⁺+H₂O₂+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（2）Y物质应调节溶液的酸性，调节溶液PH时铁离子全部沉淀，铜离子不能沉淀且不能引入新的杂质离子，实验需要加入和酸反应的固体物质，如CuO或Cu（OH）₂、CuCO₃；由于氨水和氢氧化钠会引进新的杂质离子，则Y物质不能选用氨水和氢氧化钠，所以CD正确，
故答案为：CD；
（3）乙溶液为氯化铜溶液，用惰性电极电解氯化铜溶液，阳极氯离子失去电子生成氯气，电极反应式为：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，
故答案为：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；
（4）氯化铜水溶液蒸发浓缩，铜离子水解，CuCl₂+H₂O?Cu（OH）₂+2HCl，生成的氯化氢挥发，加热促进水解正向进行，得到氢氧化铜，灼烧后得到的固体为CuO，所以实验需要在氯化氢气流中蒸发，抑制水解反应进行，析出得到氯化铜晶体，
故答案为：CuO；持续通入HCl气体并不断搅拌，且溶液不能蒸干．

点评：本题考查了物质制备实验方案的设计、物质的分离与提纯方法综合应用，题目难度中等，明确制备流程及反应原理为解答关键，需要注意除杂不能引入新的杂质，试题侧重考查学生的分析、理解能力及化学实验能力．