Question

氯化銅晶體（CuCl₂?xH₂O）是重要的化工原料，可用作催化劑、消毒劑等．用孔雀石[主要含Cu₂（OH）₂CO₃，還含少量Fe、Si的化合物]制備氯化銅晶體，方案如圖：

已知：有關(guān)金屬離子從開始沉淀到沉淀完全時溶液的pH：

	Fe3+	Cu2+	Fe2+
開始沉淀的pH	2.7	5.4	8.1
沉淀完全的pH	3.7	6.9	9.6

（1）若溶液A含有的金屬離子有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺，則試劑①可選用

B

（填字母）．
A．Ca（ClO）₂         B．H₂O₂            C．HNO₃            D．KMnO₄
反應(yīng)的離子方程式為

2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O

．
（2）加入試劑②的目的是調(diào)節(jié)pH至a，a的范圍是

3.7～5.4

．由溶液C獲得CuCl₂?xH₂O，包含4個基本實驗操作，這4個基本實驗操作依次是

蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶

、過濾、用無水乙醇洗滌和風(fēng)干等操作，使用無水乙醇代替水進(jìn)行洗滌的主要原因是

防止CuCl₂?xH₂O晶體溶解損失

．
（3）為了測定制得的氯化銅晶體（CuCl₂?xH₂O）中x值，有同學(xué)設(shè)計了如下實驗方案：稱取一定質(zhì)量的晶體加熱使其失去結(jié)晶水，稱量所得無水CuCl₂的質(zhì)量．該方案存在的問題是

CuCl₂?xH₂O晶體加熱時會發(fā)生水解

．

Answer 1

分析：（1）由工藝流程轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，實現(xiàn)由溶液A至溶液B轉(zhuǎn)化，目的是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，試劑①應(yīng)為氧化劑，且不能引入新的雜質(zhì)；
（2）由工藝流程轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，試劑②應(yīng)為調(diào)節(jié)溶液pH值，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃，除去Fe³⁺，不能沉淀Cu²⁺，結(jié)合金屬離子從開始沉淀到沉淀完全時溶液的pH選擇pH的范圍．由溶液到晶體需要蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌等．使用無水乙醇代替水進(jìn)行洗滌，防止CuCl₂?xH₂O晶體溶解損失；
（3）CuCl₂?xH₂O晶體加熱時會發(fā)生水解．

解答：解：（1）由工藝流程轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，實現(xiàn)由溶液A至溶液B轉(zhuǎn)化，目的是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，試劑①應(yīng)為氧化劑，且不能引入新的雜質(zhì)，都是氧化劑，但是只有雙氧水是綠色氧化劑，不會引進(jìn)雜質(zhì)離子，其余三個都會引進(jìn)雜質(zhì)離子，雙氧水和亞鐵離子之間的反應(yīng)為：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：B；2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O；
（2）由工藝流程轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，試劑②應(yīng)為調(diào)節(jié)溶液pH值，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃，除去Fe³⁺，不能沉淀Cu²⁺，由金屬離子從開始沉淀到沉淀完全時溶液的pH可知，F(xiàn)e³⁺從pH=2.7開始沉淀，在pH=3.7沉淀完全，Cu²⁺從pH=5.4開始沉淀，所以應(yīng)該可知pH范圍為3.7～5.4．由溶液獲得CuCl₂?xH₂O晶體需要蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌等．氯化銅易溶于水，使用無水乙醇代替水進(jìn)行洗滌，防止CuCl₂?xH₂O晶體溶解損失．
故答案為：3.7～5.4；蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；防止CuCl₂?xH₂O晶體溶解損失．
（3）①CuCl₂?xH₂O晶體加熱時會發(fā)生水解CuCl₂+2H₂O?Cu（OH）₂+2HCl，有HCl氣體放出，CuCl₂質(zhì)量偏小，測得x值偏大．
故答案為：CuCl₂?xH₂O晶體加熱時會發(fā)生水解．

點評：本題考查學(xué)生閱讀獲取信息能力、對工藝流程理解與實驗條件控制、實驗方案的評價、化學(xué)計算、物質(zhì)分離提純除雜等有關(guān)實驗操作以及在新情境下綜合運用知識解決問題的能力．題目難度中等，要求學(xué)生要有扎實的實驗基礎(chǔ)知識和靈活應(yīng)用信息解決問題的能力，注意基礎(chǔ)知識的全面掌握．