Question

制取纯净的氯化铜晶体的生产过程如下：
I．将粗氧化铜（含少量Fe）溶解在足量的稀盐酸中，然后加热、过滤得到CuCl₂（含少量FeCl₂）溶液，经测定，溶液pH为2．
II．对I中所得到的溶液按下列步骤进行提纯．
已知：

	氢氧化物开始沉淀时的pH	氢氧化物沉淀完全时的pH
Fe^3+	1.9	3.2
Cu^2+	4.7	6.7

试回答下列问题：
（1）下列物质中，最适合作为氧化剂X的是______．（填序号）
A．KMnO₄ B．K₂Cr₂O₄ C．H₂O₂ D．NaClO
（2）①加入的物质Y是______．②写出沉淀Z在水中的沉淀溶解平衡方程式：______．
（3）分离出沉淀Z，并将滤液蒸发，欲获得氯化铜晶体，应采取的措施是______．
（4）①某同学利用反应：Cu+2H⁺═Cu²⁺+H₂↑设计实验来制取CuCl₂溶液，该同学设计的装置应该为______．（填“原电池”或“电解池”）②请你在下面方框中画出该同学设计的装置图，并指明电极材料和电解质溶液．
（5）已知一些难溶物的浓度积常数如下表：

物质	FeS	MnS	CuS	PbS	HgS	ZnS
Ksp	6.3×10^-18	2.5×^-13	1.3×10^-36	3.4×10^-28	6.4×10^-53	1.6×10^-24

某工业废水中含有Cu²⁺、Pb²⁺、Hg²⁺，最适宜向此工业废水中加入过量的______除去它们．（选填序号）
①NaOH  ②FeS  ③Na₂S．

Answer

（1）加入氧化剂，将Fe2+氧化为Fe3+，易除去，除杂时，不能引入新的杂质；
（2）调节pH至4～5，使Fe3+全部沉淀，同样不引进新杂质；在溶液中存在溶解平衡：Fe（OH）3（s）  Fe2+（aq）+3OH-（aq）；
（3）CuCl2溶液在蒸发结晶过程中发生水解，从水解平衡移动的角度分析；
（4）在一般条件下，Cu与酸不反应，为使反应Cu+2H+═Cu2++H2↑发生，应设计成电解池，铜为阳极；
（5）工业废水中含有Cu2+、Pb2+、Hg2+，从沉淀转化的角度分析．
【解析】
（1）根据框图，加入氧化剂X可把Fe2+氧化为Fe3+，而没有增加新杂质，所以X为H2O2，故答案为：C；
（2）①结合题示，调节pH至4～5，使Fe3+全部沉淀，同样不引进新杂质，所以Y最好为CuO或Cu（OH）2或CuCO3，故答案为：CuO或Cu（OH）2或CuCO3；
②沉淀Z为Fe（OH）3，在溶液中存在溶解平衡：Fe（OH）3（s）  Fe2+（aq）+3OH-（aq），故答案为：Fe（OH）3（s）  Fe2+（aq）+3OH-（aq）；
（3）CuCl2溶液在蒸发结晶过程中发生水解，为抑制其水解，根据Cu2++2H2O Cu（OH）2+2H+，加入盐酸可起到抑制作用，并且在蒸发过程中要不断搅拌且不能蒸干．
故答案为：在HCl气流下加热浓缩，冷却结晶；
（4）①Cu与盐酸不反应，为使反应Cu+2H+═Cu2++H2↑发生，应设计成电解池，铜作阳极，故答案为：电解池；
②将反应Cu+2H+═Cu2++H2↑设计成电解池，可将铜作阳极，碳棒或铂为阴极，盐酸为电解质，设计电解池为，
故答案为：；
（5）①加入NaOH，易生成Hg（OH）2，Hg（OH）2不稳定，易分解最终生成有害物质Hg，并且加入NaOH成本较大，过量时引入新的杂质，②FeS较HgS、CuS易溶，加入FeS，可易生成HgS、CuS而除去溶液中的Cu2+、Pb2+、Hg2+，③加入Na2S，过量时易引入S2-杂质，所以只有②符合．
故答案为：②．