Question

17．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，Cu²⁺卻不水解．
（1）加熱酸溶過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式有：Fe+2H⁺→Fe²⁺+H₂↑、CuO+2H⁺→Cu²⁺+H₂O
（2）氧化劑A可選用①（填編號(hào)，下同）①Cl₂②KMnO₄③HNO₃
（3）要得到較純的產(chǎn)品，試劑B可選用③①NaOH②FeO ③CuO
（4）試劑B的作用是①③①提高溶液的pH②降低溶液的pH③使Fe³⁺完全沉淀    ④使Cu²⁺完全沉淀
（5）從濾液經(jīng)過(guò)結(jié)晶得到氯化銅晶體的方法是②④①（按實(shí)驗(yàn)先后順序填編號(hào)）
①過(guò)濾②蒸發(fā)濃縮③蒸發(fā)至干④冷卻
（6）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，其中正確的方案是二，據(jù)此計(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(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）鐵和氧化銅都與鹽酸反應(yīng)生成鹽，根據(jù)離子方程式書(shū)寫(xiě)規(guī)則書(shū)寫(xiě)；
（2）①加入的氧化劑和雜質(zhì)離子反應(yīng)，和銅離子不反應(yīng)，且不能引進(jìn)新的雜質(zhì)離子；
（3）加入的物質(zhì)能除去雜質(zhì)，且不引進(jìn)新的雜質(zhì)；
（4）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，為使鐵離子沉淀溫度則應(yīng)提高溶液的pH；
（5）根據(jù)溶液獲得晶體的方法分析；
（6）CuCl₂•xH₂O中x的值的確定依據(jù)是加熱前后的質(zhì)量差即為減少的水的質(zhì)量，據(jù)此來(lái)確定x．

解答 解：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）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，
故答案為：Fe+2H⁺→Fe²⁺+H₂↑、CuO+2H⁺→Cu²⁺+H₂O；
（2）根據(jù)題意，加入氧化劑X可把Fe²⁺氧化為Fe³⁺，而沒(méi)有增加新雜質(zhì)，所以A為Cl₂，故選①；
（3）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，故選：③；
（4）溶液酸性較強(qiáng)則鐵離子不沉淀，為使鐵離子沉淀溫度則應(yīng)提高溶液的pH，故選①③；
（5）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；
（6）CuCl₂•xH₂O中x的值的確定依據(jù)是加熱前后的質(zhì)量差即為減少的水的質(zhì)量，所以選擇方案二，根據(jù)Cu元素守恒，則
CuCl₂•xH₂O～Cu（OH）₂～CuO，
 1                      1
$\frac{m}{135+18x}$               $\frac{n}{80}$
x=$\frac{80m-135n}{18n}$，
故答案為：二；$\frac{80m-135n}{18n}$．

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