Question

2．已知H₂O₂、KMnO₄、NaClO、K₂Cr₂O₇均具有强氧化性．将溶液中的Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺沉淀为氢氧化物，所需溶液的pH分别为6.4、9.6、3.7．现由含FeCl₂杂质的氯化铜晶体（CuCl₂•2H₂O），为制取纯净的CuCl₂•2H₂O，首先将其配制成水溶液，然后按图示步骤进行提纯：
请回答下列问题：
（1）本实验最适合的氧化剂是C（填下面的序号）
A．K₂Cr₂O₇        B．NaClO         C．H₂O₂        D．KMnO₄
（2）物质Y是CuO或Cu（OH）₂或Cu₂（OH）₂CO₃；（用化学式表示）
（3）本实验用碱沉淀法能否达到目的？不能；原因是加碱的同时Cu²⁺也会使生成沉淀；
（4）除去Fe³⁺的原理是Fe³⁺会水解生成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动，从而沉淀完全；

Answer 1

分析 由题给数据可知Fe³⁺易生成Fe（OH）₃沉淀而除去，加入氧化剂X的目的是把亚铁离子氧化，为避免引入新杂质，应用过氧化氢；加入试剂Y的目的是调节pH使铁离子生成氢氧化铁沉淀，过滤除去沉淀，对滤液进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到氯化铜晶体．
（1）加入氧化剂的目的为除去Fe²⁺，除杂时，不能引入新的杂质；
（2）物质Y的作用是调节溶液的pH，据此来选择合适的试剂；
（3）加碱的同时Cu²⁺也会生成沉淀；
（4）氢氧化铜能促进三价铁离子的水解，结合难溶电解质的溶解平衡分析．

解答 解：由题给数据可知Fe³⁺易生成Fe（OH）₃沉淀而除去，加入氧化剂X的目的是把亚铁离子氧化，为避免引入新杂质，应用过氧化氢；加入试剂Y的目的是调节pH使铁离子生成氢氧化铁沉淀，过滤除去沉淀，对滤液进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到氯化铜晶体．
（1）根据题意，加入氧化剂X可把Fe²⁺氧化为Fe³⁺，而没有增加新杂质，所以X为H₂O₂，故答案为：C；
（2）结合题示，调节pH至3.7，使Fe³⁺全部沉淀，所以Y最好为CuO或Cu（OH）₂或CuCO₃，CuCl₂不能调节pH，故答案为：CuO或Cu（OH）₂或Cu₂（OH）₂CO₃；
（3）加碱的同时Cu²⁺也会生成沉淀；故答案为：不能；加碱的同时Cu²⁺也会生成沉淀；
（4）Fe³⁺水解显酸性，有关离子方程式Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，加入氢氧化铜和溶液中氢离子反应：Cu（OH）₂+2H⁺═Cu²⁺+2H₂O，使水解平衡向正反应方向一定，总反应式为：2Fe³⁺+3Cu（OH）₂═2Fe（OH）₃+3Cu²⁺，
故答案为：Fe³⁺会水解生成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动，从而沉淀完全．

点评 本题考查物质的分离、提纯的实验设计，为高频考点，侧重于学生的分析能力的考查，题目多角度考查学生的阅读获取信息能力、对工艺流程理解与实验条件控制、实验方案的评价、物质分离提纯除杂等有关实验操作以及在新情境下综合运用知识解决问题的能力．题目难度中等，要求学生要有扎实的实验基础知识和灵活应用信息解决问题的能力，注意基础知识的全面掌握．