Question

氯化铜是一种广泛用于生产颜料、木材防腐剂等的化工产品．某研究性学习小组用粗铜（含杂质Fe）按下述流程制备氯化铜晶体（CuCl₂．H₂O）．

已知Cu²⁺、Fe³⁺沉淀时的相关PH：

	氢氧化物开始沉淀时的pH	氢氧化物完全沉淀时的pH
Cu2+	4.7	6.7
Fe3+	1.9	3.2

（1）固体1加入稀盐酸溶解的原因是

 

．
（2）在除去溶液l中的Fe³⁺时，加入试剂X用于调节pH以除去杂质．
①X可选用下列试剂中的

 

（填序号）．
A．Na₂CO₂    B．NH₃?H₂O    C．CuO    D．CuSO₄
③为使CuCl₂溶液中的Fe³⁺完全除去，根据下表数据，溶液pH范围应保持在

 

．
当溶液的pH=4时．c（Fe³⁺）=

 

mol?L^-1．[Fe（OH）₃的K_SP=4.0×10^-38]
（3）检验溶液2中不存在Fe³⁺的方法是

 

．
（4）溶液2转化为晶体的主要操作是蒸发、

 

、

 

、洗涤．
（5）溶液2转化为CuCl₂?2H₂O的操作过程中，发现溶液颜色由蓝色变为绿色．
已知如下转化关系：
[Cu（H₂O）₄]²⁺（aq）+4Cl^-（aq）?[CuCl₄]^2-（aq）+4H₂O（1），[Cu（H₂O）₄]²⁺（aq）是蓝色，
[CuCl₄]^2-（aq）是绿色．
请设计合理的实验方案证明CuCl₂溶液中存在上述转化关系

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：粗铜固体和氯气反应生成氯化铜、氯化铁，加入稀盐酸溶解得到溶液，加入含铜的化合物调节溶液PH沉淀铁离子，得到铜离子的溶液，蒸发冷却析出晶体；
（1）易水解的盐溶液的配制要防止其发生水解；
（2）①Fe³⁺水解产生氢氧化铁，选择试剂要消耗H+，促进其水解生成氢氧化铁沉淀而进行分离，注意不能引入新的杂质，只能选择铜的化合物；
②使Fe³⁺完全沉淀，铜离子不沉淀，结合Ksp计算得到铁离子浓度；
（3）利用铁离子的检验方法设计实验进行检验；
（4）溶液中析出晶体的实验操作是蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到；
（5）从化学平衡移动设计实验，先配制浓的氯化铜蓝绿色溶液，然后加水稀释或增大氯离子浓度观察溶液颜色变化分析．

解答： 解：（1）固体1加入稀盐酸溶解的原因是，易水解的盐溶液的配制要防止其发生水解，加入稀盐酸抑制氯化铁、氯化铜水解；
故答案为：防止铁盐、铜盐水解；
（2）①Fe³⁺水解产生氢氧化铁，选择试剂要消耗H⁺，促进其水解生成氢氧化铁沉淀而进行分离，注意不能引入新的杂质，只能选择与氢离子反应的铜的化合物；
A．Na₂CO₃ 会引入钠离子杂质，故A不符合；
B．NH₃?H₂O 加入反应会引入铵根离子，故B不符合；
C．CuO和氢离子反应不引入新的杂质，故C符合；
D．CuSO₄ 加入会引入硫酸根离子杂质，不能调节溶液PH，故D不符合；
故答案为：C；
②为使CuCl₂溶液中的Fe³⁺完全除去，根据图表数据，溶液pH范围应保持在使Fe³⁺完全沉淀，铜离子不沉淀，溶液pH范围应保持在3.2～4.7；
结合Ksp计算得到铁离子浓度，当溶液的pH=4时．c（OH^-）=10^-10mol/L，Fe（OH）₃的K_SP=c（Fe³⁺）c³（OH^-）=4.0×10^-38，
c（Fe³⁺）=

4.0×10-38

(10-10)3

=4.0×10^-8mol/L；
故答案为：3.2～4.7；4.0×10^-8；
（3）利用铁离子的检验方法设计实验进行检验，取少量溶液2，滴加几滴KSCN溶液，无明显现象，说明无铁离子；
故答案为：取少量溶液2，滴加几滴KSCN溶液，无明显现象；
（4）溶液中析出晶体的实验操作是蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到，溶液2转化为晶体的主要操作是蒸发蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤；
故答案为：冷却结晶；过滤；
（5）从化学平衡移动设计实验，先配制浓的氯化铜蓝绿色溶液，然后加水稀释或增大氯离子浓度观察溶液颜色变化设计，氯化铜晶体配成蓝绿色溶液，然后向 溶液中加入水稀释，溶液变蓝色；或向溶液中加入CuCl₂晶体，溶液变为绿色；
故答案为：氯化铜晶体配成蓝绿色溶液，然后向 溶液中加入水稀释，溶液变蓝色；或向溶液中加入CuCl₂晶体，溶液变为绿色．

点评：本题考查了物质分离提纯实验方法和设计，主要是物质性质的理解应用，掌握基础是关键，题目难度中等．