Question

19．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•2H₂0），为制取纯净的CuCl₂•2H₂0，首先将其制成水溶液，然后按如图步骤进行提纯：

已知Cu²⁺、Fe³⁺和Fe²⁺的氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的pH，见表：

	Fe3+	Fe2+	Cu2+
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	3.2	9.0	6.7

请回答下列问题．
（1）最适合作氧化剂X的是C．
A．K₂Cr₂0₇    B．NaCl0         C．H₂0₂            D．KMn0₄
（2）加入的物质Y是AC．
A．CuO       B．NaOH　　　　　C．Cu₂（OH）₂CO₃　　D．NH₃
（3）由溶液Ⅲ获得CuCl₂•2H₂O，需要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤操作．
（4）测定溶液Ⅰ中Fe²⁺的浓度，可用KMnO₄标准溶液滴定，取用KMnO₄溶液应使用酸式（“酸式”或“碱式”）滴定管．反应的化学方程式：MnO₄^-+8H⁺+5Fe²⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O．

Answer 1

分析 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．
（1）加入氧化剂，将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，易除去，选择的氧化剂不能引进新的杂质离子是最佳氧化剂；
（2）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或Cu（OH）₂、CuCO₃、Cu₂（OH）₂CO₃；
（3）从溶液中获得晶体要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤三步操作；
（4）KMnO₄溶液具有强氧化性，能腐蚀碱式滴定管的胶管；Fe²⁺与MnO₄^-反应，Mn元素的化合价由+7价降低为+2价，Fe元素的化合价由+2价升高为+3价，由电子守恒、电荷守恒、原子守恒解答．

解答 解：（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，
故答案为：C；
（2）加入的物质Y可调节，使Fe³⁺全部沉淀，同时不引进新杂质，铁离子在水中存在水解平衡：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，用Cu（OH）₂、CuCO₃、CuO、Cu₂（OH）₂CO₃等，
中和溶液的酸性，能促进水解平衡向正反应方向移动，调节pH，可以将铁离子沉淀（Fe³⁺氢氧化物完全沉淀时的PH：3.2），同时引入铜离子，无新的金属离子引入，且铜离子不沉淀（Cu²⁺氢氧化物开始沉淀时的PH：4.7），氢氧化钠和氨气都能使铜离子沉淀，无法分离Fe³⁺、Cu²⁺，
故答案为：AC；
（3）结晶水合物，为防止结晶水散失，从溶液中获得晶体通常采用降温结晶，所以从溶液中获得氯化铜晶体（CuCl₂•2H₂0）要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤三步操作，
故答案为：蒸发浓缩；冷却结晶；
（4）KMnO₄溶液具有强氧化性，能腐蚀碱式滴定管的胶管，所以选择酸式滴定管，测定溶液Ⅰ中Fe²⁺的浓度，用KMnO₄标准溶液滴定，Fe²⁺与MnO₄^-反应，Mn元素的化合价由+7价降低为+2价，Fe元素的化合价由+2价升高为+3价，由电子守恒、电荷守恒、原子守恒可知，离子反应为MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺═Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，
故答案为：酸式；MnO₄^-+8H⁺+5Fe²⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O．

点评 本题是一道物质的分离和提纯的实验方案设计题，题目考查的知识点较多，涉及氧化还原反应原理的应用、调节pH除杂质、盐的水解原理的应用等，考查学生分析解决问题以及灵活应用所学知识的能力，题目难度中等．