题目内容
【题目】某兴趣小组用粗CuO(仅含杂质FeO)制备氯化铜晶体(CuCl2·2H2O)并进一步测定纯度,具体流程如下:
相关信息如下:
①氯化铜从水溶液中结晶时,在15℃以下得到四水物,在15~25.7℃得到三水物,在26~42℃得到二水物,在42℃以上得到一水物,在100℃得到无水物。
②金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围。
金属离子 | pH | |
开始沉淀 | 完全沉淀 | |
Fe3+ | 1.5 | 2.8 |
Fe2+ | 5.5 | 8.3 |
Cu2+ | 5.2 | 6.4 |
(1)步骤II加入稍过量的双氧水的目的是___。
(2)步骤III,需要用到下列所有的操作:
a.用盐酸溶解 b.调pH=3.0 c.调pH=7.0 d.洗涤 e.过滤。
请给出上述操作的正确顺序________(操作可重复使用)。
(3)步骤IV的装置图如图:
①持续通入HCl的作用是________。
②加热蒸发浓缩,当溶液体积减少到原来的时,调整水浴温度控制在_______时析出晶体,抽滤,洗涤,干燥。
③关于上述操作的说法不合理的是________。
A.抽滤时,需用玻璃纤维替代滤纸
B.洗涤晶体时应先关闭水龙头,再加入洗涤剂
C.抽滤完毕时,断开水泵和吸滤瓶之间的橡胶管,再关闭水龙头
D.为得到纯净的CuCl2·2H2O晶体宜采用低温干燥
(4)用“间接碘量法”测定CuCl2·2H2O样品的纯度,过程如下:取0.4000g试样溶于水,加入过量KI固体,充分反应,生成白色CuI沉淀,滴入几滴淀粉溶液作指示剂,用0.1000mol·L-1Na2S2O3 标准溶液滴定,到达滴定终点时,消耗Na2S2O3标准溶液20.00mL。(滴定反应为I2+2S2O32-=S4O62-+2I-)
①写出生成白色CuI沉淀的离子方程式________。
②该样品中CuCl2·2H2O的质量分数为________。
【答案】将Fe2+完全氧化成Fe3+ beceda 抑制Cu2+水解,增大Cl-浓度,有利于CuCl2·2H2O结晶 26~42℃ B 2Cu2++4I-=2CuI↓+I2 85.50%
【解析】
CuO(FeO)与HCl反应产生CuCl2、FeCl2,然后向反应后的溶液中加入H2O2,FeCl2被氧化产生FeCl3,然后调节溶液的pH至2.8<pH<5.2,使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀,然后过滤,得到CuCl2溶液,将溶液蒸发浓缩,调整水温至26~42℃得到CuCl2·2H2O,然后在HCl气氛中加热得到无水CuCl2。
(1)步骤II加入稍过量的双氧水的目的是发生反应:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,使Fe2+完全被氧化成Fe3+。
(2)步骤III,需要用到下列所有的操作,首先调pH=3.0,使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀,然后将其过滤除去,再调pH=7.0,使Cu2+形成Cu(OH)2沉淀,再过滤,得到Cu(OH)2沉淀,然后洗涤,除去Cu(OH)2沉淀表面的杂质,用稀盐酸溶解,就得到纯净的CuCl2溶液,故合理顺序是beceda。
(3)①在步骤IV中持续通入HCl的作用是抑制Cu2+水解,增大Cl-浓度,有利于CuCl2·2H2O结晶;
②加热蒸发浓缩,当溶液体积减少到原来的时,调整水浴温度控制在至26~42℃时析出晶体,抽滤,洗涤,干燥。
③A.溶液显强酸性,会腐蚀滤纸,因此抽滤时,需用玻璃纤维替代滤纸,A正确;
B.洗涤晶体时不要关闭水龙头,应用蒸馏水缓慢淋洗沉淀,抽滤后关闭水龙头,B错误;
C.抽滤完毕时,断开水泵和吸滤瓶之间的橡胶管,以防止倒吸现象的发生,C正确;
D.由于结晶水合物在温度较高时会失去结晶水,发生水解反应,为防止变质,得到纯净的CuCl2·2H2O晶体宜采用低温干燥,D正确;
故合理选项是B。
(4)①CuCl2与过量的KI发生氧化还原反应,产生CuI、I2、KCl,反应的离子方程式为:2Cu2++4I-=2CuI↓+I2;
②根据反应方程式2Cu2++4I-=2CuI↓+I2、I2+2S2O32-=S4O62-+2I-可得关系式:2Cu2+~I2~2S2O32-,n(Na2S2O3)=0.1000mol/L×0.02L=0.00200mol,则n(Cu2+)=0.00200mol,根据Cu元素守恒,可得m(CuCl2·2H2O)=0.00200mol×171g/mol=0.3420g,所以该样品中CuCl2·2H2O的质量分数为(0.3420g÷0.4000g)×100%=85.50%。
