Question

18．工业上制取纯净的CuCl₂•2H₂O的主要过程是：
①将粗氧化铜（含少量Fe）溶解于稀盐酸中．加热、过滤，调节滤液的pH为3；
②对①所得滤液按下列步骤进行操作：已知Cu²⁺、Fe²⁺在pH为4～5时不水解，而Fe³⁺却几乎完全水解而沉淀，请回答以下问题：
（1）X是Cl₂（H₂O₂），其反应的离子方程式是Cl₂+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2Cl^-（2H⁺+H₂O₂+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2H₂O）．
（2）Y物质应具备的条件是调节溶液的酸性，使PH为4～5，且不引入新杂质，生产中Y可选CuO或Cu（OH）₂．
（3）溶液Z在蒸发结晶时应注意通入HCl气体（或加入盐酸），并不断搅拌且不能蒸干．

Answer 1

分析 工业上制取纯净的CuCl₂•2H₂O的主要过程：将粗氧化铜（含少量Fe）溶解于稀盐酸中，氧化铜和盐酸反应生成氯化铜，铁和盐酸反应生成氯化亚铁，过滤，滤液中含有亚铁离子、铜离子、氯离子，加入氧化剂将亚铁离子氧化成铁离子，然后加入Y调节溶液的pH，将铁离子转化成氢氧化铁沉淀除去，得到的溶液乙为氯化铜溶液，然后在持续通入HCl气体并不断搅拌条件下蒸发溶液乙获得氯化铜晶体．
（1）依据流程图可知实验目的是制备氯化铜晶体，需要除去亚铁离子，加入的X为氧化剂，但不能引入新的杂质；
（2）Y物质应调节溶液的酸性，调节溶液PH时铁离子全部沉淀，铜离子不能沉淀且不能引入新的杂质离子；
（3）氯化铜水溶液蒸发浓缩，铜离子水解，生成的氯化氢挥发，加热促进水解正向进行，得到氢氧化铜，实验需要在氯化氢气流中蒸发析出晶体．

解答 解：工业上制取纯净的CuCl₂•2H₂O的主要过程：将粗氧化铜（含少量Fe）溶解于稀盐酸中，氧化铜和盐酸反应生成氯化铜，铁和盐酸反应生成氯化亚铁，过滤，滤液中含有亚铁离子、铜离子、氯离子，加入氧化剂将亚铁离子氧化成铁离子，然后加入Y调节溶液的pH，将铁离子转化成氢氧化铁沉淀除去，得到的溶液乙为氯化铜溶液，然后在持续通入HCl气体并不断搅拌条件下蒸发溶液乙获得氯化铜晶体．
（1）依据流程图可知实验目的是制备氯化铜晶体，需要除去亚铁离子，加入的X为氧化剂，但不能引入新的杂质，通入氯气氧化亚铁离子为铁离子，反应的离子方程式为：Cl₂+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2Cl^-，若X是过氧化氢溶液，酸性溶液中也可以氧化亚铁离子为铁离子且不引入新的杂质，反应的离子方程式为：2H⁺+H₂O₂+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
故答案为：Cl₂（H₂O₂）；Cl₂+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2Cl^-（2H⁺+H₂O₂+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2H₂O）；
（2）Y物质应调节溶液的酸性，调节溶液PH时铁离子全部沉淀，铜离子不能沉淀且不能引入新的杂质离子，实验需要加入和酸反应的固体物质CuO或Cu（OH）₂，已知Cu²⁺、Fe²⁺在pH为4～5时不水解，而Fe³⁺几乎完全水解而沉淀，调节溶液PH值4--5，使铁离子完全沉淀；
故答案为：调节溶液的酸性，使PH为4～5，且不引入新杂质；CuO或Cu（OH）₂ ；
（3）氯化铜水溶液蒸发浓缩，铜离子水解，CuCl₂+H₂O?Cu（OH）₂+2HCl，生成的氯化氢挥发，加热促进水解正向进行，得到氢氧化铜，所以实验需要在氯化氢气流中蒸发，抑制水解反应进行，析出得到氯化铜晶体；
故答案为：通入HCl气体（或加入盐酸），并不断搅拌且不能蒸干．

点评 本题考查了物质制备实验方案的分析判断，实验操作过程的注意问题，除杂不能引入新的杂质是解题关键，题目难度中等．