题目内容

15.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,见表:
Fe3+Fe2+Cu2+
氢氧化物开始沉淀时的 pH1.97.04.7
氢氧化物完全沉淀时的 pH3.09.06.7
请回答下列问题:
(1)常温下,计算 Fe(OH)3的溶度积Ksp=10-38(mol•L-1)4(通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5mol/L 时则沉淀完全.)
(2)加入氧化剂的目的将Fe2+氧化成Fe3+,便于生成沉淀与Cu2+分离.
(3)最适合作氧化剂X的是C.
A.K2Cr2O7        B.NaClO          C.H2O2 D.KMnO4
(4)加入的物质 Y 是CuO(或Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3).
(5)若向溶液Ⅱ中加入碳酸钙,产生的现象是碳酸钙溶解,产生气泡和红褐色沉淀.

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)当c(Fe3+)=10-5mol/L时,认为沉淀完全,此时pH=4,即c(OH-)=1×10-10,根据Ksp=c(Fe3+)•c3(OH-)计算;
(2)加入氧化剂,将Fe2+氧化为Fe3+,易除去,据此回答;
(3)选择的氧化剂不能引进新的杂质离子是最佳氧化剂;
(4)在调节pH时,加入的物质不能引进新杂质;
(5)饱和氯化铁溶液中铁离子水解呈酸性,加入碳酸钙粉末,碳酸钙与酸反应生成二氧化碳气体,同是促进铁离子的水解而产生氢氧化铁沉淀.

解答 解:根据流程图,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)当c(Fe3+)=10-5mol/L时,认为沉淀完全,此时pH=3,即c(OH-)=1×10-11,Ksp=c(Fe3+)•c3(OH-)=10-5×(1×10-11)3=1×10-38(mol•L-1)4,
故答案为:10-38(mol•L-1)4;
(2)根据实验目的,加入氧化剂的目的是将Fe2+氧化成Fe3+,便于生成Fe(OH)3沉淀而与Cu2+分离,
故答案为:将Fe2+氧化成Fe3+,便于生成沉淀与Cu2+分离;
(3)K2Cr2O7、NaClO、H2O2、KMnO4都具有氧化性,能将亚铁离子氧化,但是K2Cr2O7、HNO3、KMnO4能引进新的杂质离子,双氧水是绿色氧化剂,得到的还原产物是水,不会引进杂质离子,
故答案为:C;
(4)中和溶液的酸性,调节pH,将铁离子沉淀,铜离子不沉淀,可以加入CuO[或Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3),
故答案为:CuO(或Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3);
(5)饱和氯化铁溶液中铁离子水解呈酸性,加入碳酸钙粉末,碳酸钙与酸反应生成二氧化碳气体,同是促进铁离子的水解而产生氢氧化铁沉淀,所以出现的现象为碳酸钙逐渐溶解,产生气泡和红褐色沉淀;
故答案为:碳酸钙溶解,产生气泡和红褐色沉淀.

点评 本题考查除去氯化铜中氯化亚铁并得到氯化铜晶体的方法,难度不大,注意除杂不能引入新的杂质,学生应注意分析解决问题以及灵活应用所学知识的能力.

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