Question

在氯化铜晶体（CuCl₂•2H₂O）中含有FeCl₂杂质，为制得纯净的氯化铜晶体，首先将其溶于水后加少量盐酸配制成水溶液，然后按如图所示的操作步骤进行提纯．

已知室温下，下列各物质的K_SP：

物质	Fe(OH)2	Cu(OH)2	Fe(OH)3
Ksp(25 ℃)	8.0×10^－16	2×10^－20	4.0×10^－38

（1）下列物质都可以作为氧化剂，其中最适合本实验的是                 。

A．H₂O₂   B．KMnO₄    C．HNO₃    D．K₂Cr₂O₇

写出你所选用的氧化剂在该实验中的发生反应的离子方程式：                。

（2）物质Y是              ，沉淀E的化学式                。

（3）从滤液得到纯净的CuCl₂·2H₂O晶体应采用的方法是             ，过滤、洗涤。

（4）假设加入Y之后Cu²⁺的浓度为0.02 mol/L，要使 Cu²⁺不水解，则加入Y后溶液的pH不能超过       。

Answer

（1）A；2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；

（2）CuO或Cu(OH)2（或CuCO3）；Fe(OH)3

（3）加入盐酸，蒸发浓缩，冷却结晶（或在氯化氢气氛下蒸发浓缩，冷却结晶）

（4）5

【解析】

试题分析：制取流程为，向含有亚铁离子的溶液中加入氧化剂X，将亚铁离子氧化成铁离子，然后加入Y调节溶液的pH，使铁离子完全转化成氢氧化铁沉淀，加入的Y不能引进新的杂质，所以Y可以为CuO或Cu(OH)2或CuCO3；除去杂质后的溶液为氯化铜溶液，将溶液在HCl的气流中低温加热蒸发，得到氯化铜晶体，

（1）根据题干提供信息可知Fe3+沉淀所需的pH较小，所以应先将Fe2+氧化为Fe3+后再将其除去。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可以为H2O2，B会引入K+、Mn2+，C会引入杂质钠离子，D会引入钾离子、铬离子。发生反应离子方程式为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O。

故答案为：A；2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；

（2）结合题示，调节pH4～5，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，除去Fe3+的有关离子方程式Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3+3H+，CuO+2H+═Cu2++H2O，促使铁离子向生成沉淀的方向移动。

故答案为：CuO或Cu(OH)2（或CuCO3）；Fe(OH)3；

（3）CuCl2属于强酸弱碱盐，加热蒸发时促进其水解（HCl易挥发），所以应加入盐酸，蒸发浓缩，冷却结晶（或在氯化氢气氛下蒸发浓缩，冷却结晶）、过滤、洗涤等的方法，得到CuCl2•2H2O的晶体。

故答案为：加入盐酸，蒸发浓缩，冷却结晶（或在氯化氢气氛下蒸发浓缩，冷却结晶）；

（4）由题意可知，Cu(OH)2的Ksp=2.0×10-20，此时[c(OH-)]2=2.0×10-20/0.02=1×10-18，c(OH-)=1×10-9，c(H+)=1×10-5，则溶液pH=5。要使 Cu2+不水解，则加入Y后溶液的pH不能超过5。

故答案为：5。

考点：考查物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

【名师点睛】本题考查物质的分离、提纯方法及实验操作方法综合应用，题目难度中等，涉及了物质制备、物质的分离、提纯方法等知识，正确理解制备流程为解答关键，试题有利于培养学生的分析、理解能力及化学实验能力。根据流程可知，向含有亚铁离子的溶液中加入氧化剂X，将亚铁离子氧化成铁离子，然后加入Y调节溶液的pH，使铁离子完全转化成氢氧化铁沉淀，加入的Y不能引进新的杂质，所以Y可以为CuO或Cu(OH)2或CuCO3；除去杂质后的溶液为氯化铜溶液，将溶液在HCl的气流中低温加热蒸发，得到氯化铜晶体。（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，双氧水是绿色氧化剂；（2）Y试剂是调节pH至4～5，使Fe3+全部形成氢氧化铁沉淀，同样不引进新杂质，据此来选择合适的物质；（3）CuCl2属于强酸弱碱盐，加热蒸发时促进其水解（HCl易挥发），采取的方法应抑制其水解；（4）涉及溶液pH和Ksp计算。