Question

工業(yè)上制取純凈CuCl₂?2H₂O的主要過程是：①將粗CuO（含少量Fe）溶解于足量稀鹽酸中，加熱、冷卻、過濾，調(diào)節(jié)濾液的pH為3；②對①的濾液進行下列操作：

已知Cu²⁺、Fe²⁺在pH為4～5時不會形成氫氧化物沉淀，而Fe³⁺卻幾乎完全水解而沉淀．請回答下列有關(guān)問題：
（1）X最好是

 

（填序號）．
A．KMnO₄       B．HNO₃（�。�      C．H₂O₂      D．HNO₃（濃）
其反應的離子方程式為

 

．
（2）Y物質(zhì)可以選用下列物質(zhì)中的

 

（填序號）．
A．NaOH溶液    B．濃氨水        C．CuO       D．CuCO₃
（3）用惰性電極電解溶液乙時，陽極反應式為

 

．
（4）若將溶液乙蒸干并灼燒，得到的固體物質(zhì)為

 

（填化學式）；因此，在對溶液C蒸發(fā)結(jié)晶時應注意

 

．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應用,電解原理

專題：實驗設計題

分析：①的濾液中含有亞鐵離子、銅離子、氯離子，加入氧化劑將亞鐵離子氧化成鐵離子，然后加入Y調(diào)節(jié)溶液的pH，將鐵離子轉(zhuǎn)化成氫氧化鐵沉淀除去，得到的溶液乙為氯化銅溶液，然后在持續(xù)通入HCl氣體并不斷攪拌條件下蒸發(fā)溶液乙獲得氯化銅晶體，
（1）依據(jù)流程圖可知實驗目的是制備氯化銅晶體，需要除去亞鐵離子，加入的X為氧化劑，但不能引入新的雜質(zhì)，據(jù)此判斷X；雙氧水與亞鐵離子發(fā)生氧化還原反應生成 鐵離子和水；
（2）Y物質(zhì)應調(diào)節(jié)溶液的酸性，調(diào)節(jié)溶液PH時鐵離子全部沉淀，銅離子不能沉淀且不能引入新的雜質(zhì)離子；
（3）根據(jù)制備流程可知，溶液乙為氯化銅溶液，電解氯化銅溶液時陽極氯離子失去電子生成氯氣；
（4）氯化銅水溶液蒸發(fā)濃縮，銅離子水解，生成的氯化氫揮發(fā)，加熱促進水解正向進行，得到氫氧化銅，灼燒后生成氧化鐵；所以在對溶液C蒸發(fā)結(jié)晶時需要在氯化氫氣流中蒸發(fā)析出晶體．

解答： 解：根據(jù)題中信息可知，①的濾液中含有亞鐵離子、銅離子、氯離子，加入氧化劑將亞鐵離子氧化成鐵離子，然后加入Y調(diào)節(jié)溶液的pH，將鐵離子轉(zhuǎn)化成氫氧化鐵沉淀除去，得到的溶液乙為氯化銅溶液，然后在持續(xù)通入HCl氣體并不斷攪拌條件下蒸發(fā)溶液乙獲得氯化銅晶體，
（1）依據(jù)流程圖可知實驗目的是制備氯化銅晶體，需要除去亞鐵離子，加入的X為氧化劑，但不能引入新的雜質(zhì)，高錳酸鉀、濃硝酸和稀硝酸都會引進新的雜質(zhì)，甚至產(chǎn)生污染物，而雙氧水具有強氧化性，且反應后生成水，則雙氧水為最佳試劑，故C正確；
雙氧水與亞鐵離子反應的離子方程式為：2H⁺+H₂O₂+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：C；2H⁺+H₂O₂+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（2）Y物質(zhì)應調(diào)節(jié)溶液的酸性，調(diào)節(jié)溶液PH時鐵離子全部沉淀，銅離子不能沉淀且不能引入新的雜質(zhì)離子，實驗需要加入和酸反應的固體物質(zhì)，如CuO或Cu（OH）₂、CuCO₃；由于氨水和氫氧化鈉會引進新的雜質(zhì)離子，則Y物質(zhì)不能選用氨水和氫氧化鈉，所以CD正確，
故答案為：CD；
（3）乙溶液為氯化銅溶液，用惰性電極電解氯化銅溶液，陽極氯離子失去電子生成氯氣，電極反應式為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，
故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；
（4）氯化銅水溶液蒸發(fā)濃縮，銅離子水解，CuCl₂+H₂O?Cu（OH）₂+2HCl，生成的氯化氫揮發(fā)，加熱促進水解正向進行，得到氫氧化銅，灼燒后得到的固體為CuO，所以實驗需要在氯化氫氣流中蒸發(fā)，抑制水解反應進行，析出得到氯化銅晶體，
故答案為：CuO；持續(xù)通入HCl氣體并不斷攪拌，且溶液不能蒸干．

點評：本題考查了物質(zhì)制備實驗方案的設計、物質(zhì)的分離與提純方法綜合應用，題目難度中等，明確制備流程及反應原理為解答關(guān)鍵，需要注意除雜不能引入新的雜質(zhì)，試題側(cè)重考查學生的分析、理解能力及化學實驗能力．