题目内容
【题目】用含少量铁的氧化铜制取氯化铜晶体(CuCl2·xH2O)。有如下操作:
已知:在pH为4~5时,Fe3+几乎完全水解而沉淀,Cu2+却不水解。
(1)加热酸溶过程中发生反应的离子方程式有:______
(2)氧化剂A可选用_______(填编号,下同)
①Cl2 ②KMnO4 ③HNO3
(3)要得到较纯的产品,试剂B可选用_______
①NaOH ②FeO ③CuO
(4)试剂B的作用是_______
①提高溶液的pH ②降低溶液的pH
③使Fe3+完全沉淀 ④使Cu2+完全沉淀
(5)从滤液经过结晶得到氯化铜晶体的方法是___________(按实验先后顺序填编号)
①过滤 ②蒸发浓缩 ③蒸发至干 ④冷却
(6)为了测定制得的氯化铜晶体(CuCl2·xH2O)中x值,某兴趣小组设计了两种实验方案:
方案一:称取m g晶体灼烧至质量不再减轻为止、冷却、称量所得无水CuCl2的质量为n g。
方案二:称取m g晶体、加入足量氢氧化钠溶液、过滤、沉淀洗涤后用小火加热至质量不再减轻为止、冷却、称量所得固体的质量为n g。
试评价上述两种实验方案,其中正确的方案是______,据此计算得x = ______________(用含m、n的代数式表示)。
【答案】Fe + 2H+ → Fe2+ + H2↑,CuO + 2H+ → Cu2+ + H2O ① ③ ①③ ②④① 二 80m-135n/18n
【解析】
铁和酸反应生成二价铁离子和氢气,氧化铜和酸反应,生成铜离子和水,写出离子反应方程式;选用氧化剂时既要达到氧化的作用,又不能引入新的杂质;为了得到较纯的产品,所加入的试剂不能引入其它杂质;试剂B会与前段反应产生的Fe3+作用,使其完全水解,生成沉淀;结合日常实验中从滤液得到晶体的操作方法:加热浓缩,冷却结晶,过滤得到晶体;直接灼烧晶体会有部分CuCl2,发生水解反应,最后灼烧所得固体为氯化铜和氧化铜的混合物;根据铜原子守恒,氯化铜晶体中的铜和最后所得固体氧化铜中铜原子的质量相等,列出比例式,氯化铜晶体和氧化铜的相对分子质量之比等于质量之比,计算出水的系数x,据此分析解答。
(1)铁在酸性条件下,生成二价铁离子和氢气,氧化铜在酸性条件下,生成二价铜离子和水,离子反应方程式分别为Fe+2H+=Fe2++H2↑、CuO+2H+=Cu2++H2O;
(2)加入氧化剂把Fe2+氧化为Fe3+,而且不引入新的杂质离子,使用KMnO4引入K+和Mn2+,使用HNO3引入NO3-,且无法除去,当加入氯气时,发生反应以后,产生氯离子,不是杂质,故选①;
(3)Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+,加入的试剂B要能够促使水解完全进行,又不引入新的杂质离子,如使用Na0H引入新的Na+,使用FeO引入Fe2+,而③为固体,提高pH的同时引入的是铜离子,没有新杂质引入,故选③;
(4)选择的试剂B,通过与酸的反应生成Cu2+且提高溶液的pH,因pH为4-5时,Fe3+几乎完全水解而沉淀,而此时Cu2+却几乎不水解,所以促使了Fe3+完全沉淀,故选①③;
(5)从溶液中得到晶体,一般操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤,即实验的先后顺序为②④①;
(6)直接灼烧晶体会有部分CuCl2发生水解反应,最终得到CuO、CuCl2的混合物,导致测量不准确,方案一错误,方案二正确;最终生成的是CuO,根据铜原子守恒可得:,,解得。