Question

19．铜及其化合物在日常生活中应用广泛．某研究性学习小组欲从氯化铁溶液腐蚀印刷电路极后的酸性废液中（含FeCl₃、FeCl₂含CuCl₂）制备氯化铜晶体（CuCl₂•2H₂O），设计路线如下：

回答下列问题：
（1）检验酸性废液中含有Fe³⁺，常用的试剂是KSCN（填化学式）；酸性废液中加入足量Cl₂，反应的化学方程式为2FeCl₂+Cl₂=2FeCl₃．
（2）操作1的名称是过滤；调节溶液的pH时适宜选用下列试剂中的D；
A．NaOH溶液       B．Na₂CO₃       C．氨水      D．CuO
若调节溶液的pH为4时，溶液中残留的Fe³⁺物质的量浓度为4×10^-8mol•L^-1（已知25℃时，K_ap=4×10^-38）．
（3）操作2需在氯化氢气流中经过加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥．在氯化氢气流中进行操作的原因是Cu²⁺+2H₂OCu（OH）₂+2H⁺，增大氢离子浓度，抑制Cu²⁺水解（结合离子方程式并简要说明）．
（4）若在溶液2中通入一定量的SO₂，加热，则生成CuCl沉淀，该反应的离子方程式为2Cu²⁺+SO₂+2Cl^-+2H₂O=2CuCl↓+SO₄^2-+4H⁺．
（5）该小组设想以铜棒和石墨棒为电极，以KI溶液为电解液，利用电解来制取碘化亚铜，已知：2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂．若按其设想，铜棒应连接电源的正（填“正”或“负”）极；阴极发生的电极反应式为2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-．

Answer 1

分析 酸性废液中（含FeCl₃、FeCl₂含CuCl₂）制备氯化铜晶体（CuCl₂•2H₂O），由流程可知，先通入足量氯气可氧化FeCl₂，然后加CuO促进铁离子水解转化为沉淀，过滤后得到滤渣为氢氧化铁，溶液2中含CuCl₂，在氯化氢气流中蒸发结晶得到CuCl₂•2H₂O，
（1）Fe³⁺与KSCN溶液结合生成血红色的络离子，酸性废液中加入足量Cl₂，与氯化亚铁反应生成氯化铁；
（2）操作I分离溶液与固体，调节pH不能引入新杂质，结合Ksp计算；
（3）操作2中抑制铜离子水解，且水解生成的HCl易挥发；
（4）发生氧化还原反应生成CuCl；
（5）由2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂可知，石墨为阴极，以Cu为阳极电解KI溶液，通电后，溶液中的H⁺、K⁺移向阴极，而H⁺的氧化性强于K⁺，所以H⁺得电子被还原，电极反应式为2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-．

解答 解：酸性废液中（含FeCl₃、FeCl₂含CuCl₂）制备氯化铜晶体（CuCl₂•2H₂O），由流程可知，先通入足量氯气可氧化FeCl₂，然后加CuO促进铁离子水解转化为沉淀，过滤后得到滤渣为氢氧化铁，溶液2中含CuCl₂，在氯化氢气流中蒸发结晶得到CuCl₂•2H₂O，
（1）检验酸性废液中含有Fe³⁺，常用的试剂是KSCN；酸性废液中加入足量Cl₂，反应的化学方程式为 2FeCl₂+Cl₂=2FeCl₃，
故答案为：KSCN； 2FeCl₂+Cl₂=2FeCl₃；
（2）操作I分离溶液与固体，为过滤操作，调节pH不能引入新杂质，只有CuO符合，若调节溶液的pH为4时，溶液中残留的Fe³⁺物质的量浓度为$\frac{4×1{0}^{-38}}{（1{0}^{-10}）^{3}}$=4×10^-8mol•L^-1，
故答案为：过滤； D； 4×10^-8mol•L^-1；
（3）操作2需在氯化氢气流中经过加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥．在氯化氢气流中进行操作的原因是Cu²⁺+2H₂O  Cu（OH）₂+2H⁺，增大氢离子浓度，抑制 Cu²⁺水解，
故答案为：冷却结晶；Cu²⁺+2H₂O  Cu（OH）₂+2H⁺，增大氢离子浓度，抑制 Cu²⁺水解；
（4）若在溶液2含氯化铜，通入一定量的SO₂，加热，则生成CuCl沉淀，该反应的离子方程式为2Cu²⁺+SO₂+2Cl^-+2H₂O=2CuCl↓+SO₄^2-+4H⁺，
故答案为：2Cu²⁺+SO₂+2Cl^-+2H₂O=2CuCl↓+SO₄^2-+4H⁺；
（5）Cu与电源正极相连，Cu作阳极，则Cu失去电子生成铜离子，溶液中的H⁺、K⁺移向阴极，而H⁺的氧化性强于K⁺，所以H⁺得电子被还原，阴极反应式为2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，故答案为：正；2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-．

点评 本题考查物质的制备实验，为高频考点，把握制备实验流程、发生的反应、盐类水解及溶度积计算等为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，注意反应原理与实验的结合，题目难度不大．