Question

(15分)高氯酸铜[Cu(ClO₄)₂·6H₂O]易溶于水，120 ℃开始分解，常用于生产电极和作催化剂等。可由氯化铜通过下列反应制备：2CuCl₂＋2Na₂CO₃＋H₂O===Cu₂(OH)₂CO₃↓＋CO₂↑＋4NaCl；Cu₂(OH)₂CO₃＋4HClO₄＋9H₂O===2Cu(ClO₄)₂·6H₂O＋CO₂↑。HClO₄是易挥发的发烟液体，温度高于130 ℃易爆炸。下表列出相应金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1 mol·L^－1)：

金属离子	开始沉淀	沉淀完全
Fe3＋	1．1	3．2
Fe2＋	5．8	8．8
Cu2＋	4．7	6．7

 
（1） 将CuCl₂和Na₂CO₃用研钵分别研细，加入适量的沸水，搅拌，加热成蓝棕色溶液。静置、冷却、过滤、洗涤得蓝色Cu₂(OH)₂CO₃沉淀。
① 把反应物研细的目的是____________________。
② 检验沉淀是否洗涤干净，应选用试剂是________。
（2） 向Cu₂(OH)₂CO₃沉淀中滴加稍过量的HClO₄小心搅拌，适度加热后得到蓝色Cu(ClO₄)₂溶液同时会产生大量的白雾。
① 大量的白雾的成分是________(填化学式)。
② 适度加热但温度不能过高的原因是____。
（3） 25 ℃时，若调节溶液pH＝3，则溶液中的Fe^3＋的物质的量浓度为________。(已知25 ℃时，Fe(OH)₃的K_sp＝2．64×10^－39)
（4） 某研究小组欲用粗CuCl₂固体(含Fe^2＋)制备纯净的无水氯化铜固体。请补充完整由粗CuCl₂固体制备纯净的无水氯化铜固体的实验步骤(可选用的试剂：蒸馏水、稀盐酸、双氧水溶液和氨水)：① 将粗CuCl₂固体溶于蒸馏水，滴入少量的稀盐酸；② ________，过滤；③ 将滤液________，得到CuCl₂·2H₂O晶体；④ 将________，得到无水氯化铜固体。

Answer 1

（1） ① 增大反应物之间的接触面积，使反应速率增大(其他合理答案均可)(2分)
② HNO₃和AgNO₃溶液(其合理答案均可)(2分)
（2） ① HClO₄(1分)　② 防止HClO₄、Cu(ClO₄)₂分解(2分)
（3） 2．64×10^－6 mol·L^－1(2分)
（4） ② 加入适量双氧水溶液并充分混合，再加入适量氨水调节溶液pH至3．2～4．7(2分)
③ 加热浓缩，冷却结晶，过滤、(冰水)洗涤，干燥(2分)
④ CuCl₂·2H₂O晶体在HCl气氛中加热至质量不再变化为止(2分)

试题分析：（1）增大反应物之间的接触面积，使反应速率增大；反应生成沉淀和氯化钠，洗涤目的除去沉淀表面的氯化钠等杂质，所以检验洗涤液中是否含有氯离子即可，用HNO₃和AgNO₃溶液检验；（2）HClO₄是易挥发的发烟液体，反应中挥发出形成白雾；产物和反应物HClO₄、Cu(ClO₄)₂均不稳定，反应温度不宜过高防止它们分解；（3）K_sp＝c(Fe³⁺) c³(OH^－)=2．64×10^－39，c(Fe³⁺)=2．64×10^－6 mol·L^－1；（4）该操作时物质的提纯，主要步骤是除去杂质，然后结晶，具体操作为先把亚铁离子氧化为铁离子，然后调节pH形成沉淀除去，再结晶得到CuCl₂·2H₂O晶体，由于CuCl₂水解加热最终得到氧化铜，故需在氯化氢的氛围中加热除去结晶水。
但该题信息中没有给出氯化氢试剂。