Question

2．已知H₂O₂、KMnO₄、NaClO、K₂Cr₂O₇均具有強氧化性．將溶液中的Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺沉淀為氫氧化物，所需溶液的pH分別為6.4、9.6、3.7．現由含FeCl₂雜質的氯化銅晶體（CuCl₂•2H₂O），為制取純凈的CuCl₂•2H₂O，首先將其配制成水溶液，然后按圖示步驟進行提純：
請回答下列問題：
（1）本實驗最適合的氧化劑是C（填下面的序號）
A．K₂Cr₂O₇        B．NaClO         C．H₂O₂        D．KMnO₄
（2）物質Y是CuO或Cu（OH）₂或Cu₂（OH）₂CO₃；（用化學式表示）
（3）本實驗用堿沉淀法能否達到目的？不能；原因是加堿的同時Cu²⁺也會使生成沉淀；
（4）除去Fe³⁺的原理是Fe³⁺會水解生成Fe（OH）₃沉淀和H⁺，加入的CuO等可以消耗掉H⁺，使Fe³⁺的水解平衡向正方向移動，從而沉淀完全；

Answer 1

分析 由題給數據可知Fe³⁺易生成Fe（OH）₃沉淀而除去，加入氧化劑X的目的是把亞鐵離子氧化，為避免引入新雜質，應用過氧化氫；加入試劑Y的目的是調節pH使鐵離子生成氫氧化鐵沉淀，過濾除去沉淀，對濾液進行蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾得到氯化銅晶體．
（1）加入氧化劑的目的為除去Fe²⁺，除雜時，不能引入新的雜質；
（2）物質Y的作用是調節溶液的pH，據此來選擇合適的試劑；
（3）加堿的同時Cu²⁺也會生成沉淀；
（4）氫氧化銅能促進三價鐵離子的水解，結合難溶電解質的溶解平衡分析．

解答 解：由題給數據可知Fe³⁺易生成Fe（OH）₃沉淀而除去，加入氧化劑X的目的是把亞鐵離子氧化，為避免引入新雜質，應用過氧化氫；加入試劑Y的目的是調節pH使鐵離子生成氫氧化鐵沉淀，過濾除去沉淀，對濾液進行蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾得到氯化銅晶體．
（1）根據題意，加入氧化劑X可把Fe²⁺氧化為Fe³⁺，而沒有增加新雜質，所以X為H₂O₂，故答案為：C；
（2）結合題示，調節pH至3.7，使Fe³⁺全部沉淀，所以Y最好為CuO或Cu（OH）₂或CuCO₃，CuCl₂不能調節pH，故答案為：CuO或Cu（OH）₂或Cu₂（OH）₂CO₃；
（3）加堿的同時Cu²⁺也會生成沉淀；故答案為：不能；加堿的同時Cu²⁺也會生成沉淀；
（4）Fe³⁺水解顯酸性，有關離子方程式Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，加入氫氧化銅和溶液中氫離子反應：Cu（OH）₂+2H⁺═Cu²⁺+2H₂O，使水解平衡向正反應方向一定，總反應式為：2Fe³⁺+3Cu（OH）₂═2Fe（OH）₃+3Cu²⁺，
故答案為：Fe³⁺會水解生成Fe（OH）₃沉淀和H⁺，加入的CuO等可以消耗掉H⁺，使Fe³⁺的水解平衡向正方向移動，從而沉淀完全．

點評 本題考查物質的分離、提純的實驗設計，為高頻考點，側重于學生的分析能力的考查，題目多角度考查學生的閱讀獲取信息能力、對工藝流程理解與實驗條件控制、實驗方案的評價、物質分離提純除雜等有關實驗操作以及在新情境下綜合運用知識解決問題的能力．題目難度中等，要求學生要有扎實的實驗基礎知識和靈活應用信息解決問題的能力，注意基礎知識的全面掌握．