Question

15．CuCl₂常用于颜料、木材防腐等工业，并用作消毒剂、媒染剂、催化剂．工业上用粗制的氧化铜粉末（含FeO和SiO₂杂质）来制取无色CuCl₂的流程如下：
已知：Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺转化为相应的氢氧化物，开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表

离子符号	Fe3+	Fe2+	Cu2+
氢氧化物开始沉淀时的pH	2.5	7.0	4.7
氢氧化物完全沉淀时的pH	3.2	9.7	6.7

（1）第②步反应的离子方程式为2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-．
（2）滤渣A的成分有SiO₂（填化学式），检验滤液C中的Fe³⁺离子是否除尽的方法是取少量滤液C于试管中，向其中加入硫氰化钾溶液，溶液变血红色，证明滤液C中Fe³⁺未除尽，反之未除尽．
（3）第④步蒸发操作必要的仪器有铁架台（含铁圈）、坩埚钳、石棉网、酒精灯、蒸发皿、玻璃棒，需要在氯化氢气流中蒸干制取无水氯化铜的原因是氯化氢可抑制氯化铜的水解；
（4）称取30.250g已制得的无水CuCl₂产品（含0.0204molFeCl3杂质），溶于水中，加入过量的铁粉充分反应后过滤．得250mL滤液，量取25.00mL滤液于锥形瓶中，用0.100mol•L^-1酸性KMnO₄溶液滴定至终点，消耗KMnO₄溶液体积平均为46.00mL，则该无水CuCl₂产品中CuCl₂的质量分数为0.89（用小数表示，计算结果保留2位小数）．

Answer 1

分析 粗制的氧化铜粉末（含FeO和SiO₂杂质），加入盐酸，CuO+2HCl═CuCl₂+H₂O，FeO+2HCl═FeCl₂+H₂O，二氧化硅和盐酸不反应，滤渣A为SiO₂，滤液A为：CuCl₂、FeCl₂，加氯水，氯气具有氧化性氧化亚铁离子2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，滤液B为：Fe³⁺、Cu²⁺、Cl^-，加入氧化铜，氧化铜和氢离子反应，Fe³⁺+3H₂O?Fe（0H）₃+3H⁺，调节PH至3.2，形成氢氧化铁沉淀，氯化铜水溶液中铜离子水解，在氯化氢气流中加热抑制氯化铜水解得到氯化铜固体，
（1）第②步加入氯水，氯气氧化亚铁离子；
（2）粗制的氧化铜粉末（含FeO和SiO₂杂质），加入盐酸，氧化亚铁、氧化亚铜和酸反应生成易溶于水的盐，二氧化硅和酸不反应，难溶于水，Fe³⁺与硫氰化钾溶液反应，使溶液变红色，据此解答；
（3）根据蒸发操作所用的仪器分析判断，蒸发需要蒸发皿、酒精灯、玻璃棒等仪器；氯化铜水溶液中铜离子水解，在氯化氢气流中加热抑制氯化铜水解；
（4）Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，铁和氯化铜反应Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu生成氯化亚铁和铜，根据n=cV计算25mL样品溶液消耗高锰酸钾的物质的量，进而计算250mL溶液可以消耗高锰酸钾的物质的量，再根据5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+2Mn²⁺+4H₂O离子方程式计算亚铁离子的物质的量，亚铁离子总量减去三价铁转化的铁离子可得由无水CuCl₂转化的亚铁离子，根据铁守恒可得产品中CuCl₂的物质的量，根据m=nM计算CuCl₂的质量，进而计算其质量分数；

解答 解：粗制的氧化铜粉末（含FeO和SiO₂杂质），加入盐酸，CuO+2HCl═CuCl₂+H₂O，FeO+2HCl═FeCl₂+H₂O，二氧化硅和盐酸不反应，滤渣A为SiO₂，滤液A为：CuCl₂、FeCl₂，加氯水，氯气具有氧化性氧化亚铁离子2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，滤液B为：Fe³⁺、Cu²⁺、Cl^-，加入氧化铜，氧化铜和氢离子反应，促进水解反应右移，Fe³⁺+3H₂O?Fe（0H）₃+3H⁺，调节PH至3.2，形成氢氧化铁沉淀，氯化铜水溶液中铜离子水解，在氯化氢气流中加热抑制氯化铜水解得到氯化铜固体，
（1）氯气具有氧化性，亚铁离子具有还原性，第②步加入氯水，发生反应2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，
故答案为：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；
（2）粗制的氧化铜粉末（含FeO和SiO₂杂质），加入盐酸，CuO+2HCl═CuCl₂+H₂O，FeO+2HCl═FeCl₂+H₂O，二氧化硅和盐酸不反应，CuCl₂、FeCl₂易溶于水，二氧化硅和酸不反应，难溶于水，所以滤渣A为SiO₂，Fe³⁺与硫氰化钾溶液反应，使溶液变红色，所以检验滤液B中是否含Fe³⁺离子的方法为：取少量滤液C，向其中加入硫氰化钾溶液，溶液变红色，说明滤液中含Fe³⁺，溶液不变红色，说明滤液中不含Fe³⁺，
故答案为：SiO₂；取少量滤液C于试管中，向其中加入硫氰化钾溶液，溶液变血红色，证明滤液C中Fe³⁺未除尽，反之未除尽；
（3）蒸发时，需要使用蒸发皿；需要铁架台和铁圈支撑蒸发皿；需要玻璃棒进行搅拌，以防止液体受热不均匀，造成液体飞溅；需要酒精灯进行加热；坩埚钳用于夹持蒸发皿，滤液C是氯化铜溶液，制取无水CuCl₂时，需在HCl气体中蒸干是防止氯化铜水解，HCl抑制CuCl₂水解；
故答案为：酒精灯、蒸发皿、玻璃棒；HCl抑制CuCl₂水解；
（4）称取30.250g已制得的无水CuCl₂产品（含0.0204molFeCl₃杂质），溶于水中，加入过量的铁粉，Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，用0.100mol•L^-1酸性KMnO₄溶液滴定5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+2Mn²⁺+4H₂O，25mL样品溶液消耗高锰酸钾的物质的量为0.046L×0.100mol/L=4.6×10^-3mol，可知250mL溶液可以消耗高锰酸钾的物质的量为4.6×10^-3mol×$\frac{250mL}{25mL}$=4.6×10^-2mol，由5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+2Mn²⁺+4H₂O，可知250mL溶液中亚铁离子离子的物质的量为4.6×10^-2mol×5=0.23mol，由Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，三价铁转化的铁离子0.0204mol×$\frac{3}{2}$=0.0306mol，Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu可得无水CuCl₂产品中CuCl₂的物质的量为0.23mol-0.0306mol=0.1994mol，故CuCl₂的质量分数为$\frac{0.1994mol×135g/mol}{30.250g}$≈0.89，
故答案为：0.89；

点评 本题考查学生对元素及其化合物的主要性质的掌握、书写离子方程式、阅读题目获取新信息能力、对工艺流程的理解等，难度中等，需要学生具备扎实的基础与综合运用知识、信息分析解决问题能力，注意（4）滴定的计算．