Question

铁、铜单质及其化合物应用范围很广。现有含氯化亚铁杂质的氯化铜晶体(CuCl₂·2H₂O)，为制取纯净的CuCl₂·2H₂O，首先将其制成水溶液，然后按如图步骤进行提纯：

已知Cu^2＋、Fe^3＋和Fe^2＋的氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的pH，见下表：

	Fe^3＋	Fe^2＋	Cu^2＋
氢氧化物开始沉淀时的pH	1.9	7.0	4.7
氢氧化物完全沉淀时的pH	4	9.0	6.7

（1） 最适合作氧化剂X的是__________，。

A．K₂Cr₂O₇      B．NaClO    C．H₂O₂         D．KMnO₄

（2）加入氧化剂的目的是_______________。

（3）加入的物质Y是___（写化学式），目的是调节溶液的pH。根据信息，溶液的pH范围应为    。

（4）当c（Fe³⁺）=10^-5mol/L时，认为沉淀完全，则Fe（OH）₃的Ksp=       

（5）结合方程式和必要文字说明解释不能将溶液III直接蒸发结晶得到CuCl₂·2H₂O晶体的原因_____。

（6）在饱和氯化铁溶液中加入碳酸钙粉末，发现碳酸钙逐渐溶解，同时还产生的现象有_______。

Answer

（1）C （2）将Fe2＋氧化成Fe3＋，便于生成沉淀与Cu2＋分离

（3）CuO[Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3也可以] 4≤pH＜4.7 （4）10-35

（5）CuCl2+2H2OCu（OH）2+2HCl 温度升高，HCl挥发，水解平衡正向移动，得到Cu（OH）2固体，而无法得到晶体。 （6）产生气泡和红褐色沉淀

【解析】

试题分析：根据流程图，氯化亚铁和氯化铜的混合液中，加入氧化剂可以将亚铁离子氧化为铁离子，调节pH可以将铁离子沉淀，得到氯化铜的水溶液，然后再酸性环境下蒸发浓缩、冷却结晶，过滤、洗涤、干燥即可得到氯化铜晶体，则

（1）根据实验目的，加入氧化剂的目的是将Fe2+氧化成Fe3+，便于生成Fe（OH）3沉淀而与Cu2+分离。K2Cr2O7、NaClO、H2O2、KMnO4都具有氧化性，能将亚铁离子氧化，但是K2Cr2O7、NaClO、KMnO4能引进新的杂质离子，双氧水是绿色氧化剂，得到的还原产物是水，不会引进杂质离子，则选择绿色氧化剂双氧水，答案选C。

（2）根据以上分析可知加入氧化剂的目的是将Fe2＋氧化成Fe3＋，便于生成沉淀与Cu2＋分离；

（3）中和溶液的酸性，调节pH，将铁离子沉淀，铜离子不沉淀，可以加入CuO[Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3等均可]。根据表中数据可知溶液的pH范围应为4≤pH＜4.7。

（4）氢氧化铁完全沉淀时pH＝4，即溶液中氢氧根的浓度是10－10mol/L，则该温度下氢氧化铁的溶度积常数是10－5×（10－10）3＝10－35。

铁离子和铜离子都能和碱之间反应得到沉淀，若不用物质Y，而是直接用碱能不能达到目的，故答案为：不能，加碱使Fe3+沉淀的同时也能使Cu2+沉淀；

（5）由于CuCl2+2H2OCu（OH）2+2HCl 温度升高，HCl挥发，水解平衡正向移动，得到Cu（OH）2固体，而无法得到晶体，所以不能将溶液III直接蒸发结晶得到CuCl2·2H2O晶体；

（6）氯化铁和氯化铜的混合液显示酸性，若向溶液中加入碳酸钙，碳酸钙溶解，产生二氧化碳气泡，溶液的酸性减弱，铁离子会形成沉淀。

【考点定位】本题是一道物质的分离和提纯的实验方案设计题，考查学生分析解决问题以及灵活应用所学知识的能力

【名师点晴】工艺流程题的一般解题思路是：