Question

19．铁、铜单质及其化合物应用范围很广． 如FeCl₃可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等．
（1）写出FeCl₃溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺．
（2）腐蚀铜板后的混合溶液中，为制取纯净的CuCl₂，按如图步骤进行提纯：

腐蚀铜板后的混合溶液中，若Cu²⁺、Fe³⁺和Fe²⁺的浓度均为0.10mol•L^-1，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

25℃时，K_sp[Fe（OH）₃]=2.6×10^-39
请回答下列问题：
①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．
②最适合作氧化剂X的是C．
A．K₂Cr₂O₇            B．NaClO           C．H₂O₂            D．KMnO₄
③加入Y物质，调至pH=4，加入的物质Y可能是CuO[或Cu（OH）₂、CuCO₃、Cu₂（OH）₂CO₃]．此时溶液Ⅲ中的c（Fe³⁺）=2.6×10^-9 mol•L^-1．
④最后能不能直接加热CuCl₂•2H₂O得到CuCl₂？不能（填“能”或“不能”）．若能，不用回答；若不能，回答该如何操作？应在HCl气流中加热蒸发结晶．

Answer 1

分析 （1）Fe³⁺有强氧化性，能把金属铜氧化成铜离子；
（2）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；调至pH=4，c（OH^-）=10^-10mol/L，结合K_sp[Fe（OH）₃]=2.6×10^-39，来求解；
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：（1）Fe³⁺有强氧化性，能把金属铜氧化成铜离子，自身被还原成 Fe²⁺，反应方程式为2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，故答案为：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；
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，
（2）①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，
故答案为：将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，便于生成Fe（OH）₃沉淀而与Cu²⁺分离；
②K₂Cr₂O₇、NaClO、H₂O₂、KMnO₄都具有氧化性，能将亚铁离子氧化，但是K₂Cr₂O₇、NaClO、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：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[或Cu（OH）₂、CuCO₃、Cu₂（OH）₂CO₃]，调至pH=4，c（OH^-）=10^-10mol/L，结合K_sp[Fe（OH）₃]=2.6×10^-39，所以c（Fe³⁺）=$\frac{2.6×1{0}^{-39}}{（1{0}^{-10}）^{3}}$=2.6×10^-9，故答案为：CuO[或Cu（OH）₂、CuCO₃、Cu₂（OH）₂CO₃]；2.6×10^-9；
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，应该在HCl气流中蒸干，
故答案为：不能；应在HCl气流中加热蒸发结晶．

点评 本题是一道物质的分离和提纯的实验方案设计题，题目考查的知识点较多，涉及氧化还原反应原理的应用、调节pH除杂质、盐的水解原理的应用等，考查学生分析解决问题以及灵活应用所学知识的能力，题目难度中等．