分析 粗銅中含有Fe,與氯氣反應(yīng)生成CuCl2和FeCl3,為防止水解,應(yīng)加入過量的稀鹽酸進(jìn)行溶解,并保證金屬完全反應(yīng),溶液1中的金屬離子有Fe3+、Fe2+、Cu2+,加入試劑X目的是將溶液中Fe2+氧化為Fe3+,應(yīng)為H2O2,還原得到水,是綠色氧化劑,通過調(diào)節(jié)pH,使溶液中Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀,過濾分離,且加入Y可以消耗氫離子且不能引入新雜質(zhì),可以為CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3.濾液經(jīng)過加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥得到CuCl2•2H2O.
(1)Fe2+具有還原性,可以使酸性高錳酸鉀溶液褪色;能與K3[Fe(CN)6]反應(yīng)得到藍(lán)色鐵氰化亞鐵藍(lán)色沉淀;
加入試劑X目的是將溶液中Fe2+氧化為Fe3+,最好應(yīng)為H2O2;
(2)調(diào)節(jié)pH至4~5之間,液中Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀,Cu2+離子不沉淀,過濾分離;得到固體2的操作是將不溶固體與液體進(jìn)行分離;
(3)B裝置中二氧化錳與濃鹽酸在加熱條件下反應(yīng)生成氯氣,C裝置干燥氯氣,D裝置中粗銅(Fe、Cu的混合物)與氯氣反應(yīng)生成CuCl2和FeCl3,多于的氯氣用氫氧化鈉溶液吸收,以防污染空氣,由于HCl不影響氯氣和粗銅的反應(yīng)的產(chǎn)物,且可以抑制氯化銅水解,氯氣中混有的HCl不需要除去;
(4)①平衡常數(shù)為生成物濃度化學(xué)計量數(shù)次數(shù)冪乘積與反應(yīng)物濃度化學(xué)計量數(shù)次數(shù)冪乘積的比值;
平衡常數(shù)只受溫度影響,與離子濃度無關(guān);
②稀溶液中以Cu(H2O)42+為主,呈藍(lán)色,濃溶液中以CuCl42-為主,呈黃色,一定濃度下呈藍(lán)綠色,結(jié)合平衡移動原理分析;
(5)CuCl2•xH2O晶體加熱容易分解,且氯化銅易水解,應(yīng)在HCl氣流中低溫烘干
(6)氯化銅溶液中加入足量氫氧化鈉溶液、過濾得到沉淀為氫氧化銅,沉淀洗滌的操作方法是:向過濾器中加入水至完全浸沒沉淀,過濾,重復(fù)2~3次;氫氧化銅加熱分解所得黑色固體的質(zhì)量ng為CuO,根據(jù)Cu元素守恒計算CuCl2•xH2O的物質(zhì)的量,再結(jié)合m=nM計算x的值;
解答 解:粗銅中含有Fe,與氯氣反應(yīng)生成CuCl2和FeCl3,為防止水解,應(yīng)加入過量的稀鹽酸進(jìn)行溶解,并保證金屬完全反應(yīng),溶液1中的金屬離子有Fe3+、Fe2+、Cu2+,加入試劑X目的是將溶液中Fe2+氧化為Fe3+,應(yīng)為H2O2,還原得到水,是綠色氧化劑,通過調(diào)節(jié)pH,使溶液中Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀,過濾分離,且加入Y可以消耗氫離子且不能引入新雜質(zhì),可以為CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3.濾液經(jīng)過加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥得到CuCl2•2H2O.
(1)①Fe2+具有還原性,可以使酸性高錳酸鉀溶液褪色,用高錳酸鉀溶液可以檢驗Fe2+,故正確;
②Fe2+能與K3[Fe(CN)6]反應(yīng)得到藍(lán)色鐵氰化亞鐵藍(lán)色沉淀,故正確;
③鐵離子、銅離子均與NaOH反應(yīng)生成沉淀,影響亞鐵離子檢驗,故錯誤;
④鐵離子與KSCN反應(yīng),溶液呈紅色,不能檢驗Fe2+,故錯誤;
加入試劑X目的是將溶液中Fe2+氧化為Fe3+,X應(yīng)為H2O2,還原得到水,是綠色氧化劑,
故答案為:①②;H2O2;
(2)由上述分析可知,試劑X為鹽酸,加入過量的鹽酸,充分反應(yīng),抑制Cu2+水解;
加入Y可以消耗氫離子調(diào)節(jié)溶液pH,使溶液中Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀,過濾分離,且不能引入新雜質(zhì),
a.NaOH引入雜質(zhì)鈉離子,故a錯誤;
b.NH3•H2O 引入銨根離子,故b錯誤;
c.CuO可以調(diào)節(jié)PH值,除去雜質(zhì),過量的CuO過濾除去,不引入雜質(zhì),故c正確;
d.Cu2(OH)2CO3 可以調(diào)節(jié)PH值,除去雜質(zhì),過量的Cu2(OH)2CO3 過濾除去,不引入雜質(zhì),故d正確;
e.CuSO4不能調(diào)節(jié)PH值,引入硫酸根離子,故e錯誤;
調(diào)節(jié)pH至4~5之間,使溶液中Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀,Cu2+離子不沉淀;
得到固體2的操作是將不溶固體與液體進(jìn)行分離,應(yīng)采取過濾操作,
故答案為:鹽酸;充分反應(yīng),抑制Cu2+水解;cd;使溶液中Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀,Cu2+離子不沉淀;過濾;
(3)B裝置中二氧化錳與濃鹽酸在加熱條件下反應(yīng)生成氯氣,C裝置干燥氯氣,D裝置中粗銅(Fe、Cu的混合物)與氯氣反應(yīng)生成CuCl2和FeCl3,多于的氯氣用氫氧化鈉溶液吸收,以防污染空氣,由于HCl不影響氯氣和粗銅的反應(yīng)的產(chǎn)物,且可以抑制氯化銅水解,氯氣中混有的HCl不需要除去.
①儀器A是分液漏斗,故答案為:分液漏斗;
②引發(fā)B中反應(yīng)的操作是:打開分液漏斗上口玻璃塞,旋開分液漏斗活塞,緩慢滴加,并用酒精燈加熱B裝置;裝置B中制取氯氣,二氧化錳與濃鹽酸發(fā)生反應(yīng)生成氯化錳、氯氣、水,反應(yīng)離子方程式為:MnO2+4H++2Cl- $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn2++Cl2↑+2H2O;
故答案為:打開分液漏斗上口玻璃塞,旋開分液漏斗活塞,緩慢滴加,并用酒精燈加熱B裝置;MnO2+4H++2Cl- $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn2++Cl2↑+2H2O;
(4)①Cu(H2O)42+(aq)+4Cl-(aq)?CuCl42-(aq)+4H2O(l)的平衡常數(shù)為K=$\frac{c(CuC{l}_{4}{\;}^{2-})}{c[Cu(H{\;}_{2}O){\;}_{4}{\;}^{2+}]•{c}^{4}(C{l}^{-})}$,
平衡常數(shù)只受溫度影響,與離子濃度無關(guān),增大氯離子濃度,K值不變,
故答案為:$\frac{c(CuC{l}_{4}{\;}^{2-})}{c[Cu(H{\;}_{2}O){\;}_{4}{\;}^{2+}]•{c}^{4}(C{l}^{-})}$;不變;
②a.將Y稀釋,平衡向左反應(yīng)移動,溶液呈藍(lán)色,可以能夠證明CuCl2溶液中轉(zhuǎn)化關(guān)系,故a正確;
b.在Y中加入CuCl2晶體,溶液中Cu(H2O)42+濃度增大,平衡向右移動,溶液變?yōu)榫G色,可以能夠證明CuCl2溶液中轉(zhuǎn)化關(guān)系,故b正確;
c.在Y中加入NaCl固體,溶液中氯離子濃度增大,平衡向右移動,溶液變?yōu)榫G色,可以能夠證明CuCl2溶液中轉(zhuǎn)化關(guān)系,故c正確;
d.取Y進(jìn)行電解,銅離子放電,溶液顏色最終消失,不能可以能夠證明CuCl2溶液中轉(zhuǎn)化關(guān)系,故d錯誤.
故選:abc;
(5)CuCl2•xH2O晶體加熱容易分解,且氯化銅易水解,應(yīng)在HCl氣流中低溫烘干,故答案為:D;
(6)氯化銅溶液中加入足量氫氧化鈉溶液、過濾得到沉淀為氫氧化銅,沉淀洗滌的操作方法是:向過濾器中加入水至完全浸沒沉淀,過濾,重復(fù)2~3次;
氫氧化銅加熱分解所得黑色固體的質(zhì)量ng為CuO,根據(jù)Cu元素守恒:n(CuCl2•xH2O)=n(CuO)=$\frac{n}{80}$mol,則$\frac{n}{80}$mol×(135+18x)=mg,解得x=$\frac{80m-135n}{18n}$,
故答案為:向過濾器中加入水至完全浸沒沉淀,過濾,重復(fù)2~3次;$\frac{80m-135n}{18n}$.
點評 本題考查化學(xué)工藝流程及實驗制備,涉及對實驗裝置與操作及試劑的分析評價、物質(zhì)分離提純、化學(xué)平衡移動、化學(xué)計算等,要求學(xué)生具備扎實的基礎(chǔ)與綜合運用能力,難度很大.
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:實驗題
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:實驗題
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
A. | 化合反應(yīng) | B. | 分解反應(yīng) | C. | 復(fù)分解反應(yīng) | D. | 置換反應(yīng) |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
A. | ①② | B. | ②③ | C. | ①④ | D. | ③④ |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題
假 設(shè) | 操作 | 現(xiàn) 象 | 原理 |
Na2S2O4 為強 堿弱酸鹽,其溶 液為堿性. | 取少量溶液于試管中,滴加 紫色石蕊試液 | 溶液變 成藍(lán)色 | S2O42-水解,使溶液成堿性 |
Na2S2O4 中 S 為 +3 價,具有較強 的還原性. | 取少量溶液于試管中,滴加過量新制氯水,再 滴加 BaCl2 溶液 | 有白色沉淀生 成 | 該反應(yīng)的離子方程式依次為: 4H2O+S2O42-+3Cl2=2SO42-+6Cl-+8H+ Ba2++SO42-=BaSO4↓ |
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