题目内容
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见下表:
| Fe3+ | Fe2+ | Cu2+ | |
| 氢氧化物开始沉淀时的pH | 1.9 | 7.0 | 4.7 |
| 氢氧化物完全沉淀时的pH | 3.2 | 9.0 | 6.7 |
请回答下列问题:
(1)加入氧化剂的目的是 。
(2)最适合作氧化剂X的是 。
A.K2Cr2O7 B.NaClO C.H2O2 D.KMnO4
(3)加入的物质Y是 。
(4)若不用物质Y而是直接用碱能不能达到目的? (填“能”或“不能”)。若能,不用回答;若不能,试解释原因 。
(5)最后能不能直接蒸发结晶得到CuCl2·2H2O晶体? (填“能”或“不能”)。若能,不用回答;若不能,回答该如何操作?
。
(6)若向溶液Ⅱ中加入碳酸钙,产生的现象是
。
.【解析】(1)由Cu2+、Fe3+和Fe2+的氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的pH知,当Fe2+开始沉淀时,Cu2+已经沉淀完全;而当Fe3+沉淀完全时,Cu2+尚未沉淀,所以除去Cu2+中的Fe2+时,需将Fe2+氧化成Fe3+后除去。
(2)加入的氧化剂能把Fe2+氧化成Fe3+,同时又不能引入新杂质,所以应选用H2O2。
(3)当除去Cu2+中的Fe3+时,可以利用Fe3+的水解:Fe3++3H2O
Fe(OH)3+3H+,所以加入的物质Y应具有以下条件:①能与H+反应,水解平衡向正反应方向移动,从而使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀而除去;②不能引入新杂质,满足该条件的物质Y可以是CuO、Cu(OH)2、CuCO3或Cu2(OH)2CO3。
(4)若直接加碱使Fe3+沉淀的同时,也能使Cu2+沉淀。
(5)若直接蒸发结晶将得不到CuCl2·2H2O晶体,因为在对CuCl2溶液蒸发的过程中,CuCl2水解产生的HCl从溶液中挥发出来,导致CuCl2水解平衡向正反应方向移动,最终得到CuO或Cu(OH)2,而得不到CuCl2·2H2O晶体。为了抑制CuCl2水解,应在HCl气流中加热蒸发结晶。
(6)在溶液Ⅱ中存在FeCl3、CuCl2的水解平衡,溶液呈酸性,加入的碳酸钙与水解产生的H+反应,导致c(H+)减小,水解平衡向正反应方向移动,直至反应完全,所以产生气泡和沉淀,同时碳酸钙溶解。
答案:(1)将Fe2+氧化成Fe3+,便于生成沉淀与Cu2+分离
(2)C
(3)CuO[Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3也可以]
(4)不能 加碱使Fe3+沉淀的同时也能使Cu2+沉淀
(5)不能 应在HCl气流中加热蒸发结晶
(6)碳酸钙溶解,产生气泡和沉淀
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)>c(C
)>c(H2CO3)
)>c(OH-)=c(H+)