Question

现有含FeCl₂杂质的氯化铜晶体（CuCl₂?2H₂O），为制取纯净的CuCl₂?2H₂O，首先将其制成水溶液，然后按如图所示步骤进行提纯：
已知H₂O₂、KMnO₄、NaClO、K₂Cr₂O₇均具有强氧化性，要将溶液中的Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺沉淀为氢氧化物，需溶液的pH分别为6.4、6.4、3.7．
请回答下列问题[（1）～（2）小题填标号]：
（1）本实验最适合的氧化剂X是

 

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A．K₂Cr₂O₇           B．NaClO          C．H₂O₂ D．KMnO₄
（2）物质Y不可以是

 

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A．CuO         B．CuCl₂         C．Cu（OH）₂ D．CuCO₃
（3）若Y为Cu（OH）₂，写出除去Fe³⁺的离子方程式：

 

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（4）加入氧化剂的目的是

 

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（5）最后能不能直接蒸发结晶得到CuCl₂?2H₂O？

 

（填“能”或“不能”）．如不能，应如何操作？（如能，此空不填）

 

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Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,制备实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：加入氧化剂X的目的是把亚铁离子氧化，根据除杂原则，不能引入新的杂质；加入试剂Y的目的是调节pH使铁离子生成氢氧化铁沉淀，过滤除去沉淀，对滤液进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到氯化铜晶体．
（1）加入氧化剂，将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，易除去，除杂时，不能引入新的杂质；
（2）物质Y的作用是调节溶液的pH，据此来选择合适的试剂；
（3）氢氧化铜能促进三价铁离子的水解；
（4）加入氧化剂，将Fe²⁺氧化为Fe³⁺；
（5）CuCl₂属于强酸弱碱盐，加热蒸发时促进其水解（HCl易挥发）．

解答： 解：（1）根据题意，加入氧化剂X可把Fe²⁺氧化为Fe³⁺，而没有增加新杂质，所以X为H₂O₂，故答案为：C；
（2）结合题示，调节pH至3.7，使Fe³⁺全部沉淀，所以Y最好为CuO或Cu（OH）₂或CuCO₃，CuCl₂不能调节pH，故答案为：B；
（3）Fe³⁺水解显酸性，有关离子方程式Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，加入氢氧化铜和溶液中氢离子反应：Cu（OH）₂+2H⁺═Cu²⁺+2H₂O，使水解平衡向正反应方向一定，总反应式为：2Fe³⁺+3Cu（OH）₂═2Fe（OH）₃+3Cu²⁺，故答案为：2Fe³⁺+3Cu（OH）₂═2Fe（OH）₃+3Cu²⁺；
（4）Fe²⁺沉淀为氢氧化物时所需pH与Cu²⁺的沉淀的pH相同，也就是说，Fe²⁺沉淀的同时，Cu²⁺也会沉淀，无法将两者分离开，根据题干提供信息可知Fe³⁺沉淀所需的pH较小，所以应先将Fe²⁺氧化为Fe³⁺后再将其除去，故答案为：将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，再除去；
（5）CuCl₂属于强酸弱碱盐，加热蒸发时促进其水解（HCl易挥发），所以应在HCl气氛中采用浓缩后冷却结晶的方法，以得到CuCl₂?2H₂O的晶体，
故答案为：不能；应在氯化氢气氛中浓缩后冷却结晶．

点评：本题考查阅读获取信息能力、对工艺流程理解与实验条件控制、实验方案的评价、物质分离提纯除杂等有关实验操作以及在新情境下综合运用知识解决问题的能力．题目难度中等，要求学生要有扎实的实验基础知识和灵活应用信息解决问题的能力，注意基础知识的全面掌握．