Question

11．用含少量铁的氧化物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，而此时Cu²⁺却几乎不水解．
（1）溶液A中的金属离子有Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺．能检验溶液A中Fe²⁺的试剂为①（填编号，下同）．
①KMnO₄   ②（NH₄）₂S    ③NaOH    ④KSCN
（2）加氧化剂的目的是：把Fe²⁺氧化为Fe³⁺，氧化剂可选用①④．①Cl₂  ②KMnO₄  ③HNO₃  ④H₂O₂
（3）要得到较纯的产品，试剂可选用③④．①NaOH  ②NH₃•H₂O  ③Cu（OH）₂  ④Cu₂（OH）₂CO₃
（4）若溶液B加试剂后PH为4，则溶液中的Fe³⁺的物质的量浓度为4.0×10^-8mol/L（已知K_sP[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38）
（5）某同学设计以原电池的形式实现Fe²⁺至Fe³⁺的转化，电解质溶液为稀硫酸，请写出负极的电极反应：Fe²⁺-e^-═Fe³⁺

Answer 1

分析 用含少量铁的氧化物的氧化铜加盐酸溶解生成氯化铜、氯化铁、氯化亚铁，加氧化剂把亚铁离子氧化为铁离子，再调节pH，铁离子转化为氢氧化铁沉淀，过滤得到的滤液为氯化铜溶液，蒸发浓缩、冷却结晶得到氯化铜晶体，
（1）亚铁离子具有还原性，能被高锰酸钾氧化为三价铁，使高锰酸钾褪色；
（2）加入氧化剂，将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，易除去，除杂时，不能引入新的杂质；
（3）在制取过程中，不能引进杂质离子，据此来选择合适的试剂；
（4）根据K_sP[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38计算；
（5）负极上Fe²⁺失去电子生成Fe³⁺．

解答 解：用含少量铁的氧化物的氧化铜加盐酸溶解生成氯化铜、氯化铁、氯化亚铁，加氧化剂把亚铁离子氧化为铁离子，再调节pH，铁离子转化为氢氧化铁沉淀，过滤得到的滤液为氯化铜溶液，蒸发浓缩、冷却结晶得到氯化铜晶体，
（1）亚铁离子具有还原性，能被高锰酸钾氧化为三价铁，使高锰酸钾褪色，是检验溶液A中Fe²⁺的最佳试剂，故答案为：①；
（2）根据题意，加入氧化剂可把Fe²⁺氧化为Fe³⁺，而没有增加新杂质，所以氧化剂为H₂O₂或是Cl₂，KMnO₄和HNO₃ 会引入杂质离子，故答案为：把Fe²⁺氧化为Fe³⁺；①④；
（3）得到较纯的产品，需要调节pH使铁离子转化为沉淀，选择的试剂可以是CuO、Cu（OH）₂或Cu₂（OH）₂CO₃，而①②均会引入杂质离子，故答案为：③④；
（4）PH为4，则c（OH^-）=1.0×10^-10mol/L，c（Fe³⁺）=$\frac{4.0×1{0}^{-38}}{（1×1{0}^{-10}）^{3}}$mol/L=4.0×10^-8mol/L，故答案为：4.0×10^-8mol/L；
（5）负极上Fe²⁺失去电子生成Fe³⁺，其负极的电极反应为：Fe²⁺-e^-═Fe³⁺，故答案为：Fe²⁺-e^-═Fe³⁺．

点评 本题考查氯化铜晶体的制取实验流程，涉及氧化还原反应、亚铁离子的检验、除杂质、电极方程式的书写等，题目难度中等，答题时注意把握题意，仔细审题．