题目内容
5.工业上制取CuCl2的生产流程如下:请结合下表数据,回答问题:
| 物 质 | Fe(OH)2 | Cu(OH)2 | Fe(OH)3 |
| 溶度积/25℃ | 8.0×10-16 | 2.2×10-20 | 4.0×10-38 |
| 完全沉淀时的pH范围 | ≥9.6 | ≥6.4 | 3~4 |
(2)溶液A中加入NaClO的目的是将Fe2+氧化为Fe3+,使后一步沉淀Fe(OH)3更彻底.
(3)在溶液B中加入CuO的作用是调节溶液的PH为3~4,使Fe3+完全转变为氢氧化铁沉淀而分离Fe3+.
(4)操作①应控制的pH范围是:大于或等于6.4;操作②的目的是洗涤氢氧化铜表面的可溶性杂质.
(5)抽Cu(OH)2加入盐酸使Cu(OH)2转变为CuCl2.采用“稍多量盐酸”和“低温蒸干”的目的是抑制Cu2+的水解,防止CuCl2晶体中含有Cu(OH)2杂质.
分析 根据生产流程图可知,粗氧化铜(含氧化亚铁)与盐酸反应生成溶液A为氯化铜和氯化亚铁溶液,加入加入次氯酸钠,将亚铁离子氧化成铁离子,加入氧化铜,调节溶液的pH值,促使铁离子水解而产生C为氢氧化铁沉淀,溶液D中含有氯化铜,经过操作①得氢氧化铜沉淀,洗涤后与盐酸反应得氯化铜,
(1)溶液A中有氯化亚铁和氯化铜,加入次氯酸钠,将亚铁离子氧化成铁离子,溶液B中加入氧化铜,与溶液中的酸反应,能调节溶液的pH值;
(2)次氯酸钠具有氧化性,由于Fe2+沉淀时Cu2+已基本沉淀完全,所以必须先将Fe2+转变为Fe3+才能完全除去;
(3)加入氧化铜,调节溶液的PH,除去铁离子杂质;
(4)根据题中表中的数据确定操作①应控制的pH范围,操作②为洗涤操作,除去氢氧化铜表面的可溶性杂质;
(5)根据平衡Cu2++2H2O?Cu(OH)2+2H+进行分析.
解答 解:根据生产流程图可知,粗氧化铜(含氧化亚铁)与盐酸反应生成溶液A为氯化铜和氯化亚铁溶液,加入加入次氯酸钠,将亚铁离子氧化成铁离子,加入氧化铜,调节溶液的pH值,促使铁离子水解而产生C为氢氧化铁沉淀,溶液D中含有氯化铜,经过操作①得氢氧化铜沉淀,洗涤后与盐酸反应得氯化铜,
(1)溶液A中有氯化亚铁和氯化铜,加入次氯酸钠,将亚铁离子氧化成铁离子,反应的离子方程式为:2H++ClO-+2 Fe2+=2 Fe3++Cl-+H2O,溶液B中加入氧化铜,与溶液中的酸反应,能调节溶液的pH值,反应的离子方程式为CuO+2H+=Cu2++H2O,
故答案为:2H++ClO-+2 Fe2+=2 Fe3++Cl-+H2O;CuO+2H+=Cu2++H2O;
(2)根据表中完全沉淀时的pH范围可知,Fe2+沉淀时Cu2+已基本沉淀完全,所以必须先将Fe2+转变为Fe3+才能完全除去,所以溶液A中加入NaClO的目的是氧化Fe2+ 生成Fe3+ 有利于沉淀分离,
故答案为:将Fe2+氧化为Fe3+,使后一步沉淀Fe(OH)3更彻底;
(3)在溶液B中加CuO调节溶液的pH使Fe3+完全沉淀,
故答案为:调节溶液的PH为3~4,使Fe3+完全转变为氢氧化铁沉淀而分离Fe3+;
(4)根据表中数据,Cu2+完全沉淀时PH的范围是大于或等于6.4,操作a为洗涤,目的是洗涤氢氧化铜表面的可溶性杂质,
故答案为:大于或等于6.4;洗涤氢氧化铜表面的可溶性杂质;
(5)因为溶液中存在以下平衡:Cu2++2H2O?Cu(OH)2+2H+,加入过量盐酸和低温,能使平衡逆移,防止Cu2+水解,
故答案为:抑制Cu2+的水解,防止CuCl2晶体中含有Cu(OH)2杂质.
点评 本题以工业上制取CuCl2的生产流程为背景,综合考查学生灵活运用元素化合物知识、氧化还原反应知识、沉淀转化、盐类水解以及实验分析等知识和技能,难度较大.
| A. | 葡萄糖和蔗糖 | B. | 蔗糖和麦芽糖 | C. | 淀粉和纤维素 | D. | 果糖和麦芽糖 |
| A. | 稀硫酸滴在铜片上:Cu+2H+═Cu2++H2↑ | |
| B. | 铜片插入硝酸银溶液中:Cu+Ag+═Cu2++Ag | |
| C. | 稀盐酸与碳酸钠溶液反应:2H++CO32-═H2O+CO2↑ | |
| D. | 将铁粉加入稀硫酸中:2Fe+6 H+═2Fe3++3 H2↑ |