Question

氯化銅是一種廣泛用于生產(chǎn)顏料、木材防腐劑等的化工產(chǎn)品．某研究性學(xué)習(xí)小組用粗銅（含雜質(zhì)Fe）按下述流程制備氯化銅晶體（CuCl₂．H₂O）．

已知Cu²⁺、Fe³⁺沉淀時(shí)的相關(guān)PH：

	氫氧化物開始沉淀時(shí)的pH	氫氧化物完全沉淀時(shí)的pH
Cu2+	4.7	6.7
Fe3+	1.9	3.2

（1）固體1加入稀鹽酸溶解的原因是

 

．
（2）在除去溶液l中的Fe³⁺時(shí)，加入試劑X用于調(diào)節(jié)pH以除去雜質(zhì)．
①X可選用下列試劑中的

 

（填序號(hào)）．
A．Na₂CO₂    B．NH₃?H₂O    C．CuO    D．CuSO₄
③為使CuCl₂溶液中的Fe³⁺完全除去，根據(jù)下表數(shù)據(jù)，溶液pH范圍應(yīng)保持在

 

．
當(dāng)溶液的pH=4時(shí)．c（Fe³⁺）=

 

mol?L^-1．[Fe（OH）₃的K_SP=4.0×10^-38]
（3）檢驗(yàn)溶液2中不存在Fe³⁺的方法是

 

．
（4）溶液2轉(zhuǎn)化為晶體的主要操作是蒸發(fā)、

 

、

 

、洗滌．
（5）溶液2轉(zhuǎn)化為CuCl₂?2H₂O的操作過程中，發(fā)現(xiàn)溶液顏色由藍(lán)色變?yōu)榫G色．
已知如下轉(zhuǎn)化關(guān)系：
[Cu（H₂O）₄]²⁺（aq）+4Cl^-（aq）?[CuCl₄]^2-（aq）+4H₂O（1），[Cu（H₂O）₄]²⁺（aq）是藍(lán)色，
[CuCl₄]^2-（aq）是綠色．
請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)方案證明CuCl₂溶液中存在上述轉(zhuǎn)化關(guān)系

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：粗銅固體和氯氣反應(yīng)生成氯化銅、氯化鐵，加入稀鹽酸溶解得到溶液，加入含銅的化合物調(diào)節(jié)溶液PH沉淀鐵離子，得到銅離子的溶液，蒸發(fā)冷卻析出晶體；
（1）易水解的鹽溶液的配制要防止其發(fā)生水解；
（2）①Fe³⁺水解產(chǎn)生氫氧化鐵，選擇試劑要消耗H+，促進(jìn)其水解生成氫氧化鐵沉淀而進(jìn)行分離，注意不能引入新的雜質(zhì)，只能選擇銅的化合物；
②使Fe³⁺完全沉淀，銅離子不沉淀，結(jié)合Ksp計(jì)算得到鐵離子濃度；
（3）利用鐵離子的檢驗(yàn)方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)；
（4）溶液中析出晶體的實(shí)驗(yàn)操作是蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌得到；
（5）從化學(xué)平衡移動(dòng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，先配制濃的氯化銅藍(lán)綠色溶液，然后加水稀釋或增大氯離子濃度觀察溶液顏色變化分析．

解答： 解：（1）固體1加入稀鹽酸溶解的原因是，易水解的鹽溶液的配制要防止其發(fā)生水解，加入稀鹽酸抑制氯化鐵、氯化銅水解；
故答案為：防止鐵鹽、銅鹽水解；
（2）①Fe³⁺水解產(chǎn)生氫氧化鐵，選擇試劑要消耗H⁺，促進(jìn)其水解生成氫氧化鐵沉淀而進(jìn)行分離，注意不能引入新的雜質(zhì)，只能選擇與氫離子反應(yīng)的銅的化合物；
A．Na₂CO₃ 會(huì)引入鈉離子雜質(zhì)，故A不符合；
B．NH₃?H₂O 加入反應(yīng)會(huì)引入銨根離子，故B不符合；
C．CuO和氫離子反應(yīng)不引入新的雜質(zhì)，故C符合；
D．CuSO₄ 加入會(huì)引入硫酸根離子雜質(zhì)，不能調(diào)節(jié)溶液PH，故D不符合；
故答案為：C；
②為使CuCl₂溶液中的Fe³⁺完全除去，根據(jù)圖表數(shù)據(jù)，溶液pH范圍應(yīng)保持在使Fe³⁺完全沉淀，銅離子不沉淀，溶液pH范圍應(yīng)保持在3.2～4.7；
結(jié)合Ksp計(jì)算得到鐵離子濃度，當(dāng)溶液的pH=4時(shí)．c（OH^-）=10^-10mol/L，F(xiàn)e（OH）₃的K_SP=c（Fe³⁺）c³（OH^-）=4.0×10^-38，
c（Fe³⁺）=

4.0×10-38

(10-10)3

=4.0×10^-8mol/L；
故答案為：3.2～4.7；4.0×10^-8；
（3）利用鐵離子的檢驗(yàn)方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)，取少量溶液2，滴加幾滴KSCN溶液，無明顯現(xiàn)象，說明無鐵離子；
故答案為：取少量溶液2，滴加幾滴KSCN溶液，無明顯現(xiàn)象；
（4）溶液中析出晶體的實(shí)驗(yàn)操作是蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌得到，溶液2轉(zhuǎn)化為晶體的主要操作是蒸發(fā)蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌；
故答案為：冷卻結(jié)晶；過濾；
（5）從化學(xué)平衡移動(dòng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，先配制濃的氯化銅藍(lán)綠色溶液，然后加水稀釋或增大氯離子濃度觀察溶液顏色變化設(shè)計(jì)，氯化銅晶體配成藍(lán)綠色溶液，然后向 溶液中加入水稀釋，溶液變藍(lán)色；或向溶液中加入CuCl₂晶體，溶液變?yōu)榫G色；
故答案為：氯化銅晶體配成藍(lán)綠色溶液，然后向 溶液中加入水稀釋，溶液變藍(lán)色；或向溶液中加入CuCl₂晶體，溶液變?yōu)榫G色．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)分離提純實(shí)驗(yàn)方法和設(shè)計(jì)，主要是物質(zhì)性質(zhì)的理解應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．