Question

19．鐵、銅單質及其化合物應用范圍很廣． 如FeCl₃可用作催化劑、印刷電路銅板腐蝕劑和外傷止血劑等．
（1）寫出FeCl₃溶液腐蝕印刷電路銅板的離子方程式2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺．
（2）腐蝕銅板后的混合溶液中，為制取純凈的CuCl₂，按如圖步驟進行提純：

腐蝕銅板后的混合溶液中，若Cu²⁺、Fe³⁺和Fe²⁺的濃度均為0.10mol•L^-1，已知Cu²⁺、Fe³⁺和Fe²⁺的氫氧化物開始沉淀和沉淀完全時的pH，見下表：

	Fe3+	Fe2+	Cu2+
氫氧化物開始沉淀時的pH	1.9	7.0	4.7
氫氧化物完全沉淀時的pH	3.2	9.0	6.7

25℃時，K_sp[Fe（OH）₃]=2.6×10^-39
請回答下列問題：
①加入氧化劑的目的是將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，便于生成Fe（OH）₃沉淀而與Cu²⁺分離．
②最適合作氧化劑X的是C．
A．K₂Cr₂O₇            B．NaClO           C．H₂O₂            D．KMnO₄
③加入Y物質，調至pH=4，加入的物質Y可能是CuO[或Cu（OH）₂、CuCO₃、Cu₂（OH）₂CO₃]．此時溶液Ⅲ中的c（Fe³⁺）=2.6×10^-9 mol•L^-1．
④最后能不能直接加熱CuCl₂•2H₂O得到CuCl₂？不能（填“能”或“不能”）．若能，不用回答；若不能，回答該如何操作？應在HCl氣流中加熱蒸發(fā)結晶．

Answer 1

分析 （1）Fe³⁺有強氧化性，能把金屬銅氧化成銅離子；
（2）氯化亞鐵和氯化銅的混合液中，加入氧化劑可以將亞鐵離子氧化為鐵離子，調節(jié)pH可以將鐵離子沉淀，得到氯化銅的水溶液，然后再酸性環(huán)境下蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶，過濾、洗滌、干燥即可得到氯化銅晶體，
①加入氧化劑，將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，易除去，據(jù)此回答；
②選擇的氧化劑不能引進新的雜質離子是最佳氧化劑；
③在調節(jié)pH時，加入的物質不能引進新雜質；調至pH=4，c（OH^-）=10^-10mol/L，結合K_sp[Fe（OH）₃]=2.6×10^-39，來求解；
④銅離子水解溶液顯示酸性，加熱蒸干硫酸銅溶液得到的是氫氧化銅，據(jù)此回答；

解答 解：（1）Fe³⁺有強氧化性，能把金屬銅氧化成銅離子，自身被還原成 Fe²⁺，反應方程式為2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，故答案為：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；
根據(jù)流程圖，氯化亞鐵和氯化銅的混合液中，加入氧化劑可以將亞鐵離子氧化為鐵離子，調節(jié)pH可以將鐵離子沉淀，得到氯化銅的水溶液，然后再酸性環(huán)境下蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶，過濾、洗滌、干燥即可得到氯化銅晶體，
（2）①根據(jù)實驗目的，加入氧化劑的目的是將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，便于生成Fe（OH）₃沉淀而與Cu²⁺分離，
故答案為：將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，便于生成Fe（OH）₃沉淀而與Cu²⁺分離；
②K₂Cr₂O₇、NaClO、H₂O₂、KMnO₄都具有氧化性，能將亞鐵離子氧化，但是K₂Cr₂O₇、NaClO、KMnO₄能引進新的雜質離子，雙氧水是綠色氧化劑，得到的還原產(chǎn)物是水，不會引進雜質離子，故答案為：C；
③中和溶液的酸性，調節(jié)pH，將鐵離子沉淀，銅離子不沉淀，可以加入CuO[或Cu（OH）₂、CuCO₃、Cu₂（OH）₂CO₃]，調至pH=4，c（OH^-）=10^-10mol/L，結合K_sp[Fe（OH）₃]=2.6×10^-39，所以c（Fe³⁺）=$\frac{2.6×1{0}^{-39}}{（1{0}^{-10}）^{3}}$=2.6×10^-9，故答案為：CuO[或Cu（OH）₂、CuCO₃、Cu₂（OH）₂CO₃]；2.6×10^-9；
④銅離子水解溶液顯示酸性，加熱蒸干硫酸銅溶液得到的是氫氧化銅，為防止水解，應該在HCl氣流中蒸干，
故答案為：不能；應在HCl氣流中加熱蒸發(fā)結晶．

點評 本題是一道物質的分離和提純的實驗方案設計題，題目考查的知識點較多，涉及氧化還原反應原理的應用、調節(jié)pH除雜質、鹽的水解原理的應用等，考查學生分析解決問題以及靈活應用所學知識的能力，題目難度中等．