Question

14．鐵銅單質及其化合物的應用范圍很廣．現有含氯化亞鐵雜質的氯化銅晶體（CuCl₂•2H₂O），為制取純凈的CuCl₂•2H₂O，首先將其制成水溶液，然后按照如圖步驟進行提純：

已知Cu²⁺、Fe³⁺和Fe²⁺的氫氧化物開始沉淀和沉淀完全時的pH見表：

	Fe3+	Fe2+	Cu2+
氫氧化物開始沉淀時的pH	1.9	7.0	4.7
氫氧化物沉淀完全時的pH	3.2	9.0	6.7

請回答下列問題：
（1）下列最適合作氧化劑X的是C
A．K₂Cr₂O₇   B．NaClO   C．H₂O₂   D．KMnO₄
（2）加入的物質Y是CuO[或Cu（OH）₂、CuCO₃、Cu₂（OH）₂CO₃]如果不用物質Y而直接用可溶性堿溶液不能 （填“能”或者“不能”）達到目的．若不能，試解釋原因加堿使Fe³⁺沉淀的同時也能使Cu²⁺沉淀（若填“能”，此空不用回答）
（3）最后不能（填“能”或者“不能”）直接蒸發得到CuCl₂•2H₂O？若不能，應該如何操作才能得到CuCl₂•2H₂O應在HCl氣流中加熱蒸發結晶（若填“能”，此空不用回答）
（4）若向溶液Ⅱ中加入碳酸鈣，產生的現象是碳酸鈣溶解，產生氣泡和紅褐色沉淀
（5）若向溶液Ⅱ中加入鎂粉，產生的氣體是氫氣，試解釋原因鎂粉與氯化鐵、氯化銅水解生成的氫離子反應生成氫氣．

Answer 1

分析 氯化亞鐵和氯化銅的混合液中，加入氧化劑可以將亞鐵離子氧化為鐵離子，調節pH可以將鐵離子沉淀，得到氯化銅的水溶液，然后再酸性環境下蒸發濃縮、冷卻結晶，過濾、洗滌、干燥即可得到氯化銅晶體，
（1）加入氧化劑，將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，易除去，選擇的氧化劑不能引進新的雜質離子是最佳氧化劑；
（2）在調節pH時，加入的物質不能引進新雜質；根據鐵離子和銅離子都能和堿之間反應得到沉淀來回答；
（3）銅離子水解溶液顯示酸性，加熱蒸干硫酸銅溶液得到的是氫氧化銅，據此回答；
（4）在酸性環境下加入碳酸鈣，可以得到二氧化碳氣體，碳酸鈣會溶解；
（5）溶液中存在較多的氫離子，加鎂粉，會生成氫氣；

解答 解：根據流程圖，氯化亞鐵和氯化銅的混合液中，加入氧化劑可以將亞鐵離子氧化為鐵離子，調節pH可以將鐵離子沉淀，得到氯化銅的水溶液，然后再酸性環境下蒸發濃縮、冷卻結晶，過濾、洗滌、干燥即可得到氯化銅晶體，
（1）根據實驗目的，加入氧化劑的目的是將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，便于生成Fe（OH）₃沉淀而與Cu²⁺分離，K₂Cr₂O₇、NaClO、H₂O₂、KMnO₄都具有氧化性，能將亞鐵離子氧化，但是K₂Cr₂O₇、NaClO、KMnO₄能引進新的雜質離子，雙氧水是綠色氧化劑，得到的還原產物是水，不會引進雜質離子，
故答案為：C；
（2）中和溶液的酸性，調節pH，將鐵離子沉淀，銅離子不沉淀，可以加入CuO[或Cu（OH）₂、CuCO₃、Cu₂（OH）₂CO₃]，鐵離子和銅離子都能和堿之間反應得到沉淀，若不用物質Y，而是直接用堿能不能達到目的，
故答案為：CuO[或Cu（OH）₂、CuCO₃、Cu₂（OH）₂CO₃]；不能，加堿使Fe³⁺沉淀的同時也能使Cu²⁺沉淀；
（3）銅離子水解溶液顯示酸性，加熱蒸干硫酸銅溶液得到的是氫氧化銅，為防止水解，應該在HCl氣流中蒸干，
故答案為：不能；應在HCl氣流中加熱蒸發結晶；
（4）氯化鐵和氯化銅的混合液中銅離子和鐵離子水解顯酸性，若向溶液中加入碳酸鈣，碳酸鈣溶解，產生二氧化碳氣泡，溶液的酸性減弱，鐵離子會形成沉淀，
故答案為：碳酸鈣溶解，產生氣泡和紅褐色沉淀；
（5）氯化鐵和氯化銅的混合液中銅離子和鐵離子水解顯酸性，溶液中存在較多的氫離子，加鎂粉，會生成氫氣；
故答案為：氫氣；鎂粉與氯化鐵、氯化銅水解生成的氫離子反應生成氫氣；

點評 本題是一道物質的分離和提純的實驗方案設計題，題目考查的知識點較多，涉及氧化還原反應原理的應用、調節pH除雜質、鹽的水解原理的應用、膠體的性質等，考查學生分析解決問題以及靈活應用所學知識的能力，題目難度中等．