Question

15．CuCl₂常用于顏料、木材防腐等工業(yè)，并用作消毒劑、媒染劑、催化劑．工業(yè)上用粗制的氧化銅粉末（含F(xiàn)eO和SiO₂雜質(zhì)）來(lái)制取無(wú)色CuCl₂的流程如下：
已知：Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的氫氧化物，開(kāi)始沉淀和沉淀完全時(shí)的pH如下表

離子符號(hào)	Fe3+	Fe2+	Cu2+
氫氧化物開(kāi)始沉淀時(shí)的pH	2.5	7.0	4.7
氫氧化物完全沉淀時(shí)的pH	3.2	9.7	6.7

（1）第②步反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-．
（2）濾渣A的成分有SiO₂（填化學(xué)式），檢驗(yàn)濾液C中的Fe³⁺離子是否除盡的方法是取少量濾液C于試管中，向其中加入硫氰化鉀溶液，溶液變血紅色，證明濾液C中Fe³⁺未除盡，反之未除盡．
（3）第④步蒸發(fā)操作必要的儀器有鐵架臺(tái)（含鐵圈）、坩堝鉗、石棉網(wǎng)、酒精燈、蒸發(fā)皿、玻璃棒，需要在氯化氫氣流中蒸干制取無(wú)水氯化銅的原因是氯化氫可抑制氯化銅的水解；
（4）稱取30.250g已制得的無(wú)水CuCl₂產(chǎn)品（含0.0204molFeCl3雜質(zhì)），溶于水中，加入過(guò)量的鐵粉充分反應(yīng)后過(guò)濾．得250mL濾液，量取25.00mL濾液于錐形瓶中，用0.100mol•L^-1酸性KMnO₄溶液滴定至終點(diǎn)，消耗KMnO₄溶液體積平均為46.00mL，則該無(wú)水CuCl₂產(chǎn)品中CuCl₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.89（用小數(shù)表示，計(jì)算結(jié)果保留2位小數(shù)）．

Answer 1

分析 粗制的氧化銅粉末（含F(xiàn)eO和SiO₂雜質(zhì)），加入鹽酸，CuO+2HCl═CuCl₂+H₂O，F(xiàn)eO+2HCl═FeCl₂+H₂O，二氧化硅和鹽酸不反應(yīng)，濾渣A為SiO₂，濾液A為：CuCl₂、FeCl₂，加氯水，氯氣具有氧化性氧化亞鐵離子2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，濾液B為：Fe³⁺、Cu²⁺、Cl^-，加入氧化銅，氧化銅和氫離子反應(yīng)，F(xiàn)e³⁺+3H₂O?Fe（0H）₃+3H⁺，調(diào)節(jié)PH至3.2，形成氫氧化鐵沉淀，氯化銅水溶液中銅離子水解，在氯化氫氣流中加熱抑制氯化銅水解得到氯化銅固體，
（1）第②步加入氯水，氯氣氧化亞鐵離子；
（2）粗制的氧化銅粉末（含F(xiàn)eO和SiO₂雜質(zhì)），加入鹽酸，氧化亞鐵、氧化亞銅和酸反應(yīng)生成易溶于水的鹽，二氧化硅和酸不反應(yīng)，難溶于水，F(xiàn)e³⁺與硫氰化鉀溶液反應(yīng)，使溶液變紅色，據(jù)此解答；
（3）根據(jù)蒸發(fā)操作所用的儀器分析判斷，蒸發(fā)需要蒸發(fā)皿、酒精燈、玻璃棒等儀器；氯化銅水溶液中銅離子水解，在氯化氫氣流中加熱抑制氯化銅水解；
（4）Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，鐵和氯化銅反應(yīng)Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu生成氯化亞鐵和銅，根據(jù)n=cV計(jì)算25mL樣品溶液消耗高錳酸鉀的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算250mL溶液可以消耗高錳酸鉀的物質(zhì)的量，再根據(jù)5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+2Mn²⁺+4H₂O離子方程式計(jì)算亞鐵離子的物質(zhì)的量，亞鐵離子總量減去三價(jià)鐵轉(zhuǎn)化的鐵離子可得由無(wú)水CuCl₂轉(zhuǎn)化的亞鐵離子，根據(jù)鐵守恒可得產(chǎn)品中CuCl₂的物質(zhì)的量，根據(jù)m=nM計(jì)算CuCl₂的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算其質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

解答 解：粗制的氧化銅粉末（含F(xiàn)eO和SiO₂雜質(zhì)），加入鹽酸，CuO+2HCl═CuCl₂+H₂O，F(xiàn)eO+2HCl═FeCl₂+H₂O，二氧化硅和鹽酸不反應(yīng)，濾渣A為SiO₂，濾液A為：CuCl₂、FeCl₂，加氯水，氯氣具有氧化性氧化亞鐵離子2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，濾液B為：Fe³⁺、Cu²⁺、Cl^-，加入氧化銅，氧化銅和氫離子反應(yīng)，促進(jìn)水解反應(yīng)右移，F(xiàn)e³⁺+3H₂O?Fe（0H）₃+3H⁺，調(diào)節(jié)PH至3.2，形成氫氧化鐵沉淀，氯化銅水溶液中銅離子水解，在氯化氫氣流中加熱抑制氯化銅水解得到氯化銅固體，
（1）氯氣具有氧化性，亞鐵離子具有還原性，第②步加入氯水，發(fā)生反應(yīng)2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，
故答案為：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；
（2）粗制的氧化銅粉末（含F(xiàn)eO和SiO₂雜質(zhì)），加入鹽酸，CuO+2HCl═CuCl₂+H₂O，F(xiàn)eO+2HCl═FeCl₂+H₂O，二氧化硅和鹽酸不反應(yīng)，CuCl₂、FeCl₂易溶于水，二氧化硅和酸不反應(yīng)，難溶于水，所以濾渣A為SiO₂，F(xiàn)e³⁺與硫氰化鉀溶液反應(yīng)，使溶液變紅色，所以檢驗(yàn)濾液B中是否含F(xiàn)e³⁺離子的方法為：取少量濾液C，向其中加入硫氰化鉀溶液，溶液變紅色，說(shuō)明濾液中含F(xiàn)e³⁺，溶液不變紅色，說(shuō)明濾液中不含F(xiàn)e³⁺，
故答案為：SiO₂；取少量濾液C于試管中，向其中加入硫氰化鉀溶液，溶液變血紅色，證明濾液C中Fe³⁺未除盡，反之未除盡；
（3）蒸發(fā)時(shí)，需要使用蒸發(fā)皿；需要鐵架臺(tái)和鐵圈支撐蒸發(fā)皿；需要玻璃棒進(jìn)行攪拌，以防止液體受熱不均勻，造成液體飛濺；需要酒精燈進(jìn)行加熱；坩堝鉗用于夾持蒸發(fā)皿，濾液C是氯化銅溶液，制取無(wú)水CuCl₂時(shí)，需在HCl氣體中蒸干是防止氯化銅水解，HCl抑制CuCl₂水解；
故答案為：酒精燈、蒸發(fā)皿、玻璃棒；HCl抑制CuCl₂水解；
（4）稱取30.250g已制得的無(wú)水CuCl₂產(chǎn)品（含0.0204molFeCl₃雜質(zhì)），溶于水中，加入過(guò)量的鐵粉，F(xiàn)e+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，F(xiàn)e+2Fe³⁺=3Fe²⁺，用0.100mol•L^-1酸性KMnO₄溶液滴定5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+2Mn²⁺+4H₂O，25mL樣品溶液消耗高錳酸鉀的物質(zhì)的量為0.046L×0.100mol/L=4.6×10^-3mol，可知250mL溶液可以消耗高錳酸鉀的物質(zhì)的量為4.6×10^-3mol×$\frac{250mL}{25mL}$=4.6×10^-2mol，由5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+2Mn²⁺+4H₂O，可知250mL溶液中亞鐵離子離子的物質(zhì)的量為4.6×10^-2mol×5=0.23mol，由Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，三價(jià)鐵轉(zhuǎn)化的鐵離子0.0204mol×$\frac{3}{2}$=0.0306mol，F(xiàn)e+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu可得無(wú)水CuCl₂產(chǎn)品中CuCl₂的物質(zhì)的量為0.23mol-0.0306mol=0.1994mol，故CuCl₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{0.1994mol×135g/mol}{30.250g}$≈0.89，
故答案為：0.89；

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生對(duì)元素及其化合物的主要性質(zhì)的掌握、書(shū)寫(xiě)離子方程式、閱讀題目獲取新信息能力、對(duì)工藝流程的理解等，難度中等，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與綜合運(yùn)用知識(shí)、信息分析解決問(wèn)題能力，注意（4）滴定的計(jì)算．