题目内容

15．铁铜单质及其化合物的应用范围很广．现有含氯化亚铁杂质的氯化铜晶体，为制取纯净的CuCl2•2H2O，首先将其制成水溶液，然后按照如图步骤进行提纯：

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+
开始沉淀的pH1.97.04.7
完全沉淀的pH3.2a6.7
请回答下列问题：
（1）化学上通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5mol/L时，沉淀就达到完全．已知Fe（OH）2的Ksp约为1.0×10-15，则a=9．
（2）加入氧化剂的目的是将Fe2+氧化成Fe3+，X应选择C．
A．K2Cr2O7   B．浓HNO3   C．H2O2   D．KMnO4
（3）加入的物质Y是CuO[Cu（OH）2、CuCO3、Cu2（OH）2CO3也可以]．
（4）设计实验从溶液Ⅲ中获得纯净的CuCl2•2H2O．简要描述实验步骤应在HCl气流中加热蒸发结晶，过滤、冰水洗涤、低温烘干．

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）依据溶度积常数分析（2）加入氧化剂，将Fe2+氧化为Fe3+，易除去，据此回答；
（2）选择的氧化剂不能引进新的杂质离子是最佳氧化剂；
（3）在调节pH时，加入的物质不能引进新杂质；
（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，据此回答．

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）残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5mol/L时，沉淀就达到完全．已知Fe（OH）2的Ksp约为1.0×10-15，
Ksp=c（Fe2+）c2（OH-）=1.0×10-15
1×10-5mol/L×c2（OH-）=1.0×10-15
c（OH-）=10-5mol/L，
c（H+）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-5}}$=10-9mol/mol，
a=9，
故答案为：9；
（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，K2Cr2O7、HNO3、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：将Fe2+氧化成Fe3+，便于生成Fe（OH）3沉淀而与Cu2+分离；C；
（3）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[Cu（OH）2、CuCO3、Cu2（OH）2CO3也可以]，
故答案为：CuO[Cu（OH）2、CuCO3、Cu2（OH）2CO3也可以]；
（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，为防止水解，从溶液Ⅲ中获得纯净的CuCl2•2H2O，应该在HCl气流中蒸干，在HCl气氛中加热浓缩，冷却结晶，过滤、冰水洗涤、低温烘干，
故答案为：应在HCl气流中加热蒸发结晶，过滤、冰水洗涤、低温烘干．

点评 本题是一道物质的分离和提纯的实验方案设计题，考查学生分析解决问题以及灵活应用所学知识的能力，题目难度不大．

练习册系列答案
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（　　）
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