Question

5．某化学兴趣小组拟用粗氧化铜（含少量铜粉、氧化铁及不溶于酸的杂质）制取无水氯化铜，其制备步骤如下

实验过程中所用的物质x，y及pH控制参照下表确定：表I

物质	开始沉淀时pH	完全沉淀时pH
Fe（OH）3	2.7	3.7
Fe（OH）2	7.6	9.6
Cu（OH）2	5.2	6.4

表Ⅱ

氧化剂		调节pH的物质
A	双氧水	E	氨水
B	高锰酸钾	F	碱式碳酸铜
C	氯水	G	氧化铜

请填写下列空白
（1）沉淀Ⅱ的成分（化学式）是Fe（OH）₃．
（2）步骤②加入的试剂x可选用表Ⅱ中的AC （填序号，且选出全部合理的），其作用是将亚铁离子转化为铁离子
（3）步骤③加入的试剂y可选用表Ⅱ中的FG（填序号，且选出全部合理的），控制pH=5的目的是将铁离子转化为沉淀而铜离子不产生沉淀
（4）步骤⑤要得到无水CuCl₂，应控制的一定条件是在干燥的HCl气流中加热CuCl₂•2H₂O．
（5）步骤①中所发生的全部反应的离子方程式：CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O、Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺．

Answer 1

分析 粗氧化铜中含CuO（含少量Cu、Fe₂O₃及不溶于酸的杂质），加入过量盐酸，CuO和盐酸反应方程式为CuO+2HCl=CuCl₂+H₂O，氧化铁和稀盐酸反应方程式为Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O，Cu和铁离子反应Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺，过滤，溶液Ⅰ中含Fe³⁺、Fe⁺、Cu²⁺、H⁺、Cl^-；
从实验目的来看，应把铁元素除去，调节pH=5，只有Fe³⁺沉淀，Fe²⁺不沉淀，故应先把Fe²⁺氧化成Fe³⁺，故加入的X为氧化剂，为了不引入新的杂质，可选用H₂O₂或氯水，溶液Ⅱ含Fe³⁺、Cu²⁺、H⁺等阳离子；加入Y是调节pH，从不引入杂质考虑，应选用含Cu的化合物，沉淀Ⅱ为Fe（OH）₃，溶液Ⅲ中含Cu²⁺和Cl^-，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤得到CuCl₂晶体；在氯化氢氛围中加热CuCl₂晶体得到无水CuCl₂；
（1）沉淀II是氢氧化铁；
（2）操作②是加入氧化剂把亚铁离子氧化为铁离子；
（3）调节溶液的pH目的是使铁离子全部沉淀，铜离子不沉淀，但不能引入新的杂质；
（4）控制条件抑制氯化铜的水解，以便得到氯化铜晶体；
（5）该操作中CuO、氧化铁都溶于稀盐酸，且Cu还和铁离子反应．

解答 解：粗氧化铜中含CuO（含少量Cu、Fe₂O₃及不溶于酸的杂质），加入过量盐酸，CuO和盐酸反应方程式为CuO+2HCl=CuCl₂+H₂O，氧化铁和稀盐酸反应方程式为Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O，Cu和铁离子反应Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺，过滤，溶液Ⅰ中含Fe³⁺、Fe⁺、Cu²⁺、H⁺、Cl^-；
从实验目的来看，应把铁元素除去，调节pH=5，只有Fe³⁺沉淀，Fe²⁺不沉淀，故应先把Fe²⁺氧化成Fe³⁺，故加入的X为氧化剂，为了不引入新的杂质，可选用H₂O₂或氯水，溶液Ⅱ含Fe³⁺、Cu²⁺、H⁺等阳离子；加入Y是调节pH，从不引入杂质考虑，应选用含Cu的化合物，沉淀Ⅱ为Fe（OH）₃，溶液Ⅲ中含Cu²⁺和Cl^-，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤得到CuCl₂晶体；在氯化氢氛围中加热CuCl₂晶体得到无水CuCl₂；
（1）沉淀Ⅱ的成分（化学式）是Fe（OH）₃，故答案为：Fe（OH）₃；
（2）步骤②加入的试剂x可选用表Ⅱ中的 操作②是加入氧化剂把亚铁离子氧化为铁离子但不能引入新的杂质，
A．双氧水还原产物为水，不会引入新的杂质，可选；
B．高锰酸钾还原产物为锰离子，还有钾离子，引入了新的杂质，不选；
C．氯气的还原产物为氯离子，不会引入新的杂质，可选；
D．硝酸还原产物为氮的氧化物，会造成污染，且过量硝酸会引入硝酸根离子，不选；
故答案为：AC；将亚铁离子转化为铁离子；
（3）加入氨水可调节pH，但引入了新的杂质铵根离子，铜的化合物氧化铜、碱式碳酸铜、氢氧化铜都可和氢离子反应，能调节pH，且不会引入新的杂质；调节溶液的pH=5能将铁离子转化为沉淀而铜离子不产生沉淀，故答案为：FG；将铁离子转化为沉淀而铜离子不产生沉淀；
（4 ） 步骤⑤要得到无水氯化铜，需要在干燥的HCl气流中加热CuCl₂•2H₂O，是为了抑制铜离子的水解得到氯化铜晶体同时带走产生的水蒸气，
故答案为：在干燥的HCl气流中加热CuCl₂•2H₂O；
（5）该操作中CuO、氧化铁都溶于稀盐酸，且Cu还和铁离子反应，离子方程式有CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O、Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺，
故答案为：CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O、Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺．

点评 本题考查物质制备，为高频考点，涉及物质分离和提纯、氧化还原反应、基本操作等知识点，综合性较强，明确流程图中发生的反应及基本操作方法是解本题关键，注意题给信息的选取和运用，题目难度不大．