Question

用含少量鐵的氧化銅制取氯化銅晶體（CuCl₂?xH₂O）．有如下操作：

已知：在pH為4～5時(shí)，F(xiàn)e³⁺幾乎完全水解而沉淀，而此時(shí)Cu²⁺卻幾乎不水解．
（1）氧化劑A可選用

 

（填編號(hào)，下同）
①Cl₂ ②KMnO₄ ③HNO₃ ④H₂O₂
（2）要得到較純的產(chǎn)品，試劑B可選用

 

．
①NaOH    ②FeO    ③CuO     ④Cu₂（OH）₂CO₃
（3）試劑B的作用是

 

．
①提高溶液的pH  ②降低溶液的pH  ③使Fe³⁺完全沉淀  ④使Cu²⁺完全沉淀
（4）從濾液經(jīng)過(guò)結(jié)晶得到氯化銅晶體的方法是

 

（按實(shí)驗(yàn)先后順序選填編號(hào)）
①過(guò)濾  ②蒸發(fā)濃縮  ③蒸發(fā)至干  ④冷卻
（5）為了測(cè)定制得的氯化銅晶體（CuCl₂?xH₂O）中x值，某興趣小組設(shè)計(jì)了兩種實(shí)驗(yàn)方案：
方案一：稱取m g晶體灼燒至質(zhì)量不再減輕為止，冷卻、稱量所得無(wú)水CuCl₂的質(zhì)量為n g．
方案二：稱取m g晶體、加入足量氫氧化鈉溶液、過(guò)濾、沉淀洗滌后用小火加熱至質(zhì)量不再減輕為止、冷卻、稱量所得固體的質(zhì)量為ng．
試評(píng)價(jià)上述兩種實(shí)驗(yàn)方案，其中正確的方案是

 

，據(jù)此計(jì)算得x=

 

（用含m、n的代數(shù)式表示）．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：向固體中加入鹽酸，鹽酸和鐵、氧化銅反應(yīng)，發(fā)生的離子反應(yīng)方程式為：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑；CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O，加入氧化劑A的目的是把亞鐵離子氧化，根據(jù)除雜原則，不能引入新的雜質(zhì)；加入試劑B的目的是調(diào)節(jié)pH使鐵離子生成氫氧化鐵沉淀，過(guò)濾除去沉淀，對(duì)濾液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾得到氯化銅晶體．
（1）加入氧化劑，將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，易除去，除雜時(shí)，不能引入新的雜質(zhì)；
（2）在制取過(guò)程中，不能引進(jìn)雜質(zhì)離子，據(jù)此來(lái)選擇合適的試劑；
（3）加入鹽酸時(shí)，鹽酸是過(guò)量的，導(dǎo)致溶液酸性較強(qiáng)，溶液酸性較強(qiáng)則鐵離子不沉淀，為使鐵離子沉淀則應(yīng)提高溶液的pH；
（4）根據(jù)溶液獲得晶體的方法來(lái)回答；
（5）CuCl₂?xH₂O晶體加熱時(shí)會(huì)發(fā)生水解；加熱沉淀至質(zhì)量不再減輕為止，ng為CuO質(zhì)量，根據(jù)銅元素守恒可知，n（CuO）=n（CuCl₂?xH₂O），再結(jié)合m=nM計(jì)算x的值．

解答： 解：（1）根據(jù)題意，加入氧化劑A可把Fe²⁺氧化為Fe³⁺，而沒(méi)有增加新雜質(zhì)，所以A為H₂O₂，或是Cl₂，故答案為：①④；
（2）得到較純的產(chǎn)品，試劑可選用CuO或Cu₂（OH）₂CO₃，①②均會(huì)引入雜質(zhì)離子，故答案為：③④；
（3）溶液酸性較強(qiáng)則鐵離子不沉淀，為使鐵離子沉淀則應(yīng)提高溶液的pH，故選①③；故答案為：①③；
（4）從濾液經(jīng)過(guò)結(jié)晶得到氯化銅晶體，首先要加熱蒸發(fā)濃縮，冷卻后，再將之過(guò)濾即可，故答案為：②④①；
（5）CuCl₂?xH₂O晶體加熱時(shí)會(huì)發(fā)生水解CuCl₂+2H₂O?Cu（OH）₂+2HCl，有HCl氣體放出，CuCl₂質(zhì)量偏小，測(cè)得x值偏大，
所以選擇方案二，氯化銅和氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化銅沉淀，加熱沉淀，氫氧化銅分解生成氧化銅，則ng為CuO質(zhì)量，物質(zhì)的量為：

ng

80g/mol

=

n

80

mol，根據(jù)銅元素守恒可知，n（CuO）=n（CuCl₂?xH₂O），所以mg=

n

80

mol×（135+18x）g/mol，解得，x=

80m-135n

18n

．
故答案為：二；

80m-135n

18n

．

點(diǎn)評(píng)：本題考查閱讀獲取信息能力、對(duì)工藝流程理解與實(shí)驗(yàn)條件控制、實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)、化學(xué)計(jì)算、物質(zhì)分離提純除雜等有關(guān)實(shí)驗(yàn)操作以及在新情境下綜合運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力．題目難度中等，要求學(xué)生要有扎實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)和靈活應(yīng)用信息解決問(wèn)題的能力，注意基礎(chǔ)知識(shí)的全面掌握．