Question

不同金属离子在溶液中完全沉淀时，溶液的pH不同．

溶液中被沉淀离子	Fe3+	Fe2+	Cu2+
完全生成氢氧化物沉淀时，溶液的pH	≥3.7	≥6.4	≥6.2

氯化铜晶体（CuCl₂?2H₂O）中含FeCl₂杂质，为制得纯净氯化铜晶体，首先将其制成水溶液，然后按下面所示的操作步骤进行提纯．

（1）下列氧化剂中适合作氧化剂X的是

 

（填序号）；
A．NaClO   B．H₂O₂ C．KMnO₄  D．Cl₂
（2）物质Y的化学式是

 

、

 

；（任写两种）
（3）写出从（2）题任选一个物质Y参与反应生成沉淀Z离子方程式：

 

．
（4）最后能不能直接蒸发结晶得到CuCl₂?2H₂O晶体？

 

（填“能”或“不能”）．若能，不用回答；若不能，回答该如何操作？

 

．
（5）氢氧化铜常温下其K_sp=c（Cu²⁺）?c²（OH^-）=2×10^-20mol²?L^-2．某硫酸铜溶液里c（Cu²⁺）=0.02mol/L，如要生成Cu（OH）₂沉淀，应调整溶液pH使之大于

 

．

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：根据流程可知，向含有亚铁离子的溶液中加入氧化剂X，将亚铁离子氧化成铁离子，然后加入Y调节溶液的pH，使铁离子完全转化成氢氧化铁沉淀，加入的Y不能引进新的杂质，所以Y可以为CuO或Cu（OH）₂或CuCO₃；除去杂质后的溶液为氯化铜溶液，将溶液在HCl的气流中低温加热蒸发，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，双氧水是绿色氧化剂，氯气可以氧化亚铁离子；
（2）Y试剂是调节pH至4～5，使Fe³⁺全部沉淀，同样不引进新杂质，据此来选择合适的物质；
（3）铁离子与氧化铜反应生成氢氧化铁沉淀和铜离子；
（4）CuCl₂属于强酸弱碱盐，加热蒸发时促进其水解（HCl易挥发）；
（5）根据K_sp=c（Cu²⁺）?[c（OH^-）]²=2×10^-20，根据Cu²⁺离子的浓度计算OH^-离子的浓度，根据水的离子积常数计算氢离子浓度，并以此计算溶液pH值．

解答： 解：制取流程为，向含有亚铁离子的溶液中加入氧化剂X，将亚铁离子氧化成铁离子，然后加入Y调节溶液的pH，使铁离子完全转化成氢氧化铁沉淀，加入的Y不能引进新的杂质，所以Y可以为CuO或Cu（OH）₂或CuCO₃；除去杂质后的溶液为氯化铜溶液，将溶液在HCl的气流中低温加热蒸发，得到氯化铜晶体，
（1）根据框图，加入氧化剂X可把Fe²⁺氧化为Fe³⁺，而没有增加新杂质，所以X可以为H₂O₂或Cl₂，而A会引入杂质钠离子，C会引入K⁺、Mn²⁺，
故答案为：BD；
（2）结合题示，调节pH3.2～4.7，使Fe³⁺全部沉淀，同样不引进新杂质，所以Y最好为CuO或Cu（OH）₂或CuCO₃，
故答案为：CuO；Cu（OH）₂（或CuCO₃）；
（3）难溶物Z为Fe（OH）₃，铁离子与氧化铜反应生成氢氧化铁沉淀和铜离子，反应的离子方程式为：2Fe³⁺+3CuO+6H₂O=Fe（OH）₃↓+3Cu²⁺，
故答案为：2Fe³⁺+3CuO+6H₂O=Fe（OH）₃↓+3Cu²⁺．
（4）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气氛中采用低温减压蒸发结晶的方法，以得到CuCl₂?2H₂O的晶体，
故答案为：不能；应在HCl的气流中低温蒸发；
（5）某CuSO₄溶液里c（Cu²⁺）=0.02mol/L，如果生成Cu（OH）₂沉淀，则应有c（OH^-）≥

2×10-20 0.02

mol/L=10^-9mol/L，
则该溶液中氢离子浓度为：c（H⁺）≤

1×10-14

10-9

mol/L=10^-5mol/L，
所以溶液的pH必须满足：pH≥-lg（10^-5）=5，
故答案为：5．

点评：本题考查物质的分离、提纯方法及实验操作方法综合应用，题目难度中等，涉及了K_sp计算、物质制备、物质的分离、提纯方法等知识，正确理解制备流程为解答关键，试题有利于培养学生的分析、理解能力及化学实验、化学计算能力．