Question

7．自然界地表层存在大量铁、铜的硫化物．现制得含氯化亚铁杂质的氯化铜水溶液，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⁺的氢氧化物开始和完全沉淀时的pH，见表．请回答：

	Fe3+	Fe2+	Cu2+
氢氧化物开始沉淀时的pH	1.9	7	4.7
氢氧化物完全沉淀时的pH	3.2	9	6.7

（1）加入氧化剂的目的是将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，便于生成沉淀而与Cu²⁺分离．
（2）最适合作氧化剂X的是C（填序号）．
A．K₂Cr₂O₇   B．NaClO
C．H₂O₂     D．KMnO₄
在酸性条件下，氧化剂X与Fe²⁺反应的离子方程式为2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2 H₂O．
（3）加入的物质Y以调节溶液pH，Y的化学式是CuO或Cu（OH）₂或CuCO₃或Cu₂（OH）₂CO₃，pH的范围是调节溶液的pH至3.2～4.7．
（4）只能在HCl气流中加热浓缩才能得到CuCl₂•2H₂O晶体，HCl气流起的作用是：防止加热过程中CuCl₂发生水解生成Cu （OH）₂．
（5）已知Ksp（ZnS）＞Ksp（CuS）．地表层原生铜的硫化物经氧化、水浸作用后变成CuSO₄溶液，再向地下深层渗透，遇到难溶的ZnS慢慢转变为铜蓝（CuS）．用离子方程式解释ZnS能转变为CuS的原因Cu²⁺（aq）+ZnS（s）═Zn²⁺（aq）+CuS（s）．

Answer 1

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）将Fe²⁺氧化为Fe³⁺；
（2）加入氧化剂，将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，易除去，除杂时，不能引入新的杂质；过氧化氢具有氧化性，酸性溶液中氧化亚铁离子为铁离子；
（3）调节pH4～4.7，使Fe³⁺全部沉淀，同时不引进新杂质，调节溶液的pH的目的是使铁离子沉淀同时铜离子不能沉淀，据此判断；
（4）CuCl₂属于强酸弱碱盐，加热蒸发时促进其水解（HCl易挥发），得不到CuCl₂•2H₂O；
（5）难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化是溶解度大的物质向溶解度小的物质转化；

解答 解：（1）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⁺氧化为Fe³⁺，便于生成沉淀而与Cu²⁺分离；
（2）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，在酸性条件下，氧化剂过氧化氢与Fe²⁺反应的离子方程式为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2 H₂O，
故答案为：C； 2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2 H₂O；
（3）结合题示，调节pH为3.2～4.7，使Fe³⁺全部沉淀，同样不引进新杂质，所以Y最好为CuO或Cu（OH）₂或CuCO₃，
故答案为：CuO或Cu（OH）₂或CuCO₃或Cu₂（OH）₂CO₃；调节溶液的pH至3.2～4.7；
（5）CuCl₂属于强酸弱碱盐，加热蒸发时促进其水解（HCl易挥发），CuCl₂+2H₂O?Cu（OH）₂+2HCl，温度升高，HCl挥发，水解平衡正向移动，得到Cu（OH）₂固体，而无法得到晶体，在HCl气流中加热浓缩才能得到CuCl₂•2H₂O晶体，HCl气流起的作用是防止加热过程中CuCl₂发生水解生成Cu （OH）₂，
故答案为：防止加热过程中CuCl₂发生水解生成Cu （OH）₂；
（5）由ZnS转变为CuS，发生沉淀的转化，可表示为或ZnS（s）+Cu²⁺（aq）?CuS（s）+Zn²⁺（aq），
故答案为：Cu²⁺（aq）+ZnS（s）═Zn²⁺（aq）+CuS（s）；

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、溶度积常数的分析判断、氧化还原反应、除杂方法等，题目难度不大，注意除杂不能引入新的杂质．