Question

5．某化學(xué)興趣小組擬用粗氧化銅（含少量銅粉、氧化鐵及不溶于酸的雜質(zhì)）制取無(wú)水氯化銅，其制備步驟如下

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所用的物質(zhì)x，y及pH控制參照下表確定：表I

物質(zhì)	開(kāi)始沉淀時(shí)pH	完全沉淀時(shí)pH
Fe（OH）3	2.7	3.7
Fe（OH）2	7.6	9.6
Cu（OH）2	5.2	6.4

表Ⅱ

氧化劑		調(diào)節(jié)pH的物質(zhì)
A	雙氧水	E	氨水
B	高錳酸鉀	F	堿式碳酸銅
C	氯水	G	氧化銅

請(qǐng)?zhí)顚懴铝锌瞻?br />（1）沉淀Ⅱ的成分（化學(xué)式）是Fe（OH）₃．
（2）步驟②加入的試劑x可選用表Ⅱ中的AC （填序號(hào)，且選出全部合理的），其作用是將亞鐵離子轉(zhuǎn)化為鐵離子
（3）步驟③加入的試劑y可選用表Ⅱ中的FG（填序號(hào)，且選出全部合理的），控制pH=5的目的是將鐵離子轉(zhuǎn)化為沉淀而銅離子不產(chǎn)生沉淀
（4）步驟⑤要得到無(wú)水CuCl₂，應(yīng)控制的一定條件是在干燥的HCl氣流中加熱CuCl₂•2H₂O．
（5）步驟①中所發(fā)生的全部反應(yīng)的離子方程式：CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O、Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺．

Answer 1

分析 粗氧化銅中含CuO（含少量Cu、Fe₂O₃及不溶于酸的雜質(zhì)），加入過(guò)量鹽酸，CuO和鹽酸反應(yīng)方程式為CuO+2HCl=CuCl₂+H₂O，氧化鐵和稀鹽酸反應(yīng)方程式為Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O，Cu和鐵離子反應(yīng)Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺，過(guò)濾，溶液Ⅰ中含F(xiàn)e³⁺、Fe⁺、Cu²⁺、H⁺、Cl^-；
從實(shí)驗(yàn)?zāi)康膩?lái)看，應(yīng)把鐵元素除去，調(diào)節(jié)pH=5，只有Fe³⁺沉淀，F(xiàn)e²⁺不沉淀，故應(yīng)先把Fe²⁺氧化成Fe³⁺，故加入的X為氧化劑，為了不引入新的雜質(zhì)，可選用H₂O₂或氯水，溶液Ⅱ含F(xiàn)e³⁺、Cu²⁺、H⁺等陽(yáng)離子；加入Y是調(diào)節(jié)pH，從不引入雜質(zhì)考慮，應(yīng)選用含Cu的化合物，沉淀Ⅱ?yàn)镕e（OH）₃，溶液Ⅲ中含Cu²⁺和Cl^-，蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌得到CuCl₂晶體；在氯化氫氛圍中加熱CuCl₂晶體得到無(wú)水CuCl₂；
（1）沉淀II是氫氧化鐵；
（2）操作②是加入氧化劑把亞鐵離子氧化為鐵離子；
（3）調(diào)節(jié)溶液的pH目的是使鐵離子全部沉淀，銅離子不沉淀，但不能引入新的雜質(zhì)；
（4）控制條件抑制氯化銅的水解，以便得到氯化銅晶體；
（5）該操作中CuO、氧化鐵都溶于稀鹽酸，且Cu還和鐵離子反應(yīng)．

解答 解：粗氧化銅中含CuO（含少量Cu、Fe₂O₃及不溶于酸的雜質(zhì)），加入過(guò)量鹽酸，CuO和鹽酸反應(yīng)方程式為CuO+2HCl=CuCl₂+H₂O，氧化鐵和稀鹽酸反應(yīng)方程式為Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O，Cu和鐵離子反應(yīng)Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺，過(guò)濾，溶液Ⅰ中含F(xiàn)e³⁺、Fe⁺、Cu²⁺、H⁺、Cl^-；
從實(shí)驗(yàn)?zāi)康膩?lái)看，應(yīng)把鐵元素除去，調(diào)節(jié)pH=5，只有Fe³⁺沉淀，F(xiàn)e²⁺不沉淀，故應(yīng)先把Fe²⁺氧化成Fe³⁺，故加入的X為氧化劑，為了不引入新的雜質(zhì)，可選用H₂O₂或氯水，溶液Ⅱ含F(xiàn)e³⁺、Cu²⁺、H⁺等陽(yáng)離子；加入Y是調(diào)節(jié)pH，從不引入雜質(zhì)考慮，應(yīng)選用含Cu的化合物，沉淀Ⅱ?yàn)镕e（OH）₃，溶液Ⅲ中含Cu²⁺和Cl^-，蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌得到CuCl₂晶體；在氯化氫氛圍中加熱CuCl₂晶體得到無(wú)水CuCl₂；
（1）沉淀Ⅱ的成分（化學(xué)式）是Fe（OH）₃，故答案為：Fe（OH）₃；
（2）步驟②加入的試劑x可選用表Ⅱ中的 操作②是加入氧化劑把亞鐵離子氧化為鐵離子但不能引入新的雜質(zhì)，
A．雙氧水還原產(chǎn)物為水，不會(huì)引入新的雜質(zhì)，可選；
B．高錳酸鉀還原產(chǎn)物為錳離子，還有鉀離子，引入了新的雜質(zhì)，不選；
C．氯氣的還原產(chǎn)物為氯離子，不會(huì)引入新的雜質(zhì)，可選；
D．硝酸還原產(chǎn)物為氮的氧化物，會(huì)造成污染，且過(guò)量硝酸會(huì)引入硝酸根離子，不選；
故答案為：AC；將亞鐵離子轉(zhuǎn)化為鐵離子；
（3）加入氨水可調(diào)節(jié)pH，但引入了新的雜質(zhì)銨根離子，銅的化合物氧化銅、堿式碳酸銅、氫氧化銅都可和氫離子反應(yīng)，能調(diào)節(jié)pH，且不會(huì)引入新的雜質(zhì)；調(diào)節(jié)溶液的pH=5能將鐵離子轉(zhuǎn)化為沉淀而銅離子不產(chǎn)生沉淀，故答案為：FG；將鐵離子轉(zhuǎn)化為沉淀而銅離子不產(chǎn)生沉淀；
（4 ） 步驟⑤要得到無(wú)水氯化銅，需要在干燥的HCl氣流中加熱CuCl₂•2H₂O，是為了抑制銅離子的水解得到氯化銅晶體同時(shí)帶走產(chǎn)生的水蒸氣，
故答案為：在干燥的HCl氣流中加熱CuCl₂•2H₂O；
（5）該操作中CuO、氧化鐵都溶于稀鹽酸，且Cu還和鐵離子反應(yīng)，離子方程式有CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O、Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺，
故答案為：CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O、Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)制備，為高頻考點(diǎn)，涉及物質(zhì)分離和提純、氧化還原反應(yīng)、基本操作等知識(shí)點(diǎn)，綜合性較強(qiáng)，明確流程圖中發(fā)生的反應(yīng)及基本操作方法是解本題關(guān)鍵，注意題給信息的選取和運(yùn)用，題目難度不大．