Question

16．用含少量鐵的氧化銅制取氯化銅晶體（CuCl₂•xH₂O）．有如圖操作：

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①④（填編號，下同）
①Cl₂ ②KMnO₄ ③HNO₃ ④H₂O₂
（2）要得到較純的產(chǎn)品，試劑B可選用③④
①NaOH  ②FeO ③CuO  ④Cu₂（OH）₂CO₃
（3）試劑B的作用是①③
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)過結(jié)晶得到氯化銅晶體的方法是②④①（按實(shí)驗(yàn)先后順序選填編號）
①過濾  ②蒸發(fā)濃縮  ③蒸發(fā)至干  ④冷卻
（5）為了測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n g．
試評價(jià)上述兩種實(shí)驗(yàn)方案，選擇其中正確的方案計(jì)算得x=$\frac{80m-135n}{18n}$（用含m、n的代數(shù)式表示）．

Answer 1

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，過濾除去沉淀，對濾液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾得到氯化銅晶體．
（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）在制取過程中，不能引進(jìn)雜質(zhì)離子，據(jù)此來選擇合適的試劑；
（3）加入鹽酸時(shí)，鹽酸是過量的，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回答；
（5）CuCl₂•xH₂O晶體加熱時(shí)會發(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，再將之過濾即可，
故答案為：②④①；
（5）CuCl₂•xH₂O晶體加熱時(shí)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，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：$\frac{ng}{80g/mol}$=$\frac{n}{80}$mol，根據(jù)銅元素守恒可知，n（CuO）=n（CuCl₂•xH₂O），所以mg=$\frac{n}{80}$mol×（135+18x）g/mol，解得，x=$\frac{80m-135n}{18n}$，
故答案為：$\frac{80m-135n}{18n}$．

點(diǎn)評 本題考查閱讀獲取信息能力、對工藝流程理解與實(shí)驗(yàn)條件控制、實(shí)驗(yàn)方案的評價(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)用知識解決問題的能力．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．