Question

铁、铜单质及其化合物应用范围很广．现有含氯化亚铁杂质的氯化铜晶体（CuCl₂?2H₂O），为制取纯净的CuCl₂?2H₂O，首先将其制成水溶液，然后按如图步骤进行提纯：

已知Cu²⁺、Fe³⁺和Fe²⁺的氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的pH，见下表：

	Fe3+	Fe2+	Cu2+
氢氧化物开始沉淀时的pH	1.9	7.0	4.7
氢氧化物完全沉淀时的pH	3.2	9.0	6.7

请回答下列问题：
（1）得到溶液Ⅱ，需加入氧化剂X，最适合作氧化剂X的是

 

．
A．K₂Cr₂O₇     B．NaClO     C．H₂O₂    D．KMnO₄
（2）加入氧化剂X的目的是

 

．
（3）为了除去Fe³⁺，需加入物质Y调节溶液的PH值为

 

（4）最后能不能直接蒸发结晶得到CuCl₂?2H₂O晶体？

 

（填“能”或“不能”）．若能，不用回答；若不能，回答该如何操作？

 

．
（5）已知Fe（OH）₃的Ksp=1×10^-35mol⁴/L⁴；若Fe³⁺沉淀完全时，在溶液中Fe³⁺的浓度为1×10^-5mol/L，则此时溶液的PH最小为

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质

专题：实验设计题

分析：氯化亚铁和氯化铜的混合液中，加入氧化剂可以将亚铁离子氧化为铁离子，调节pH可以将铁离子沉淀，得到氯化铜的水溶液，然后再酸性环境下蒸发浓缩、冷却结晶，过滤、洗涤、干燥即可得到氯化铜晶体，
（1）选择的氧化剂不能引进新的杂质离子是最佳氧化剂；
（2）加入氧化剂，将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，易除去；
（3）为了除去Fe³⁺，在调节pH时，注意不能生成氢氧化铜沉淀；
（4）铜离子水解溶液显示酸性，加热蒸干硫酸铜溶液得到的是氢氧化铜；
（5）Fe³⁺的浓度为1×10^-5mol/L，结合Fe（OH）₃的Ksp=1×10^-35mol⁴/L⁴计算．

解答： 解：氯化亚铁和氯化铜的混合液中，加入氧化剂可以将亚铁离子氧化为铁离子，调节pH可以将铁离子沉淀，得到氯化铜的水溶液，然后再酸性环境下蒸发浓缩、冷却结晶，过滤、洗涤、干燥即可得到氯化铜晶体，
（1）根据框图，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）Fe²⁺沉淀为氢氧化物时所需pH与Cu²⁺的沉淀的pH相同，也就是说，Fe²⁺沉淀的同时，Cu²⁺也会沉淀，无法将两者分离开，根据题干提供信息可知Fe³⁺沉淀所需的pH较小，所以应先将Fe²⁺氧化为Fe³⁺后再将其除去，
故答案为：将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，便于生成Fe（OH）₃沉淀而与Cu²⁺分离；
（3）结合题示，调节pH3.2～4.7，使Fe³⁺全部沉淀，故答案为：3.2-4.7之间；
（4）CuCl₂属于强酸弱碱盐，加热蒸发时促进其水解（HCl易挥发），所以应在HCl或SOCl₂等混合液气氛中采用加热蒸发结晶的方法，以得到CuCl₂?2H₂O的晶体，
故答案为：不能；应在HCl气流中加热蒸发结晶；
（5）Fe（OH）₃的Ksp=1×10^-35mol/L，当铁离子沉淀完全时，c（OH^-）=

3	1×10-35 10-5

=1×10^-10mol/L，则c（H⁺）=1×10^-4mol/L，pH=4，
故答案为：4．

点评：本题综合考查物质的分离和提纯，为高频考点，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，题目考查的知识点较多，涉及氧化还原反应原理的应用、调节pH除杂质、盐的水解原理的应用等，有利于培养学生分析解决问题以及灵活应用所学知识的能力，题目难度中等．