14.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:
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已知Cu2+、Fe3+和Fe2+的氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的pH如表所示:
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Fe3+ |
Fe2+ |
Cu2+ |
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氢氧化物开始沉淀时的pH |
1.9 |
7.0 |
4.7 |
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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++3H2OFe(OH)3+3H+,所以加入的物质Y应具有以下条件:①能与H+反应使Fe3+的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,所以现象为碳酸钙溶解,同时产生气泡和沉淀。
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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7.(2014·台州模拟)已知在常温下测得浓度均为0.1 mol/L的下列三种溶液的pH:
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溶质 |
NaHCO3 |
Na2CO3 |
NaCN |
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pH |
9.7 |
11.6 |
11.1 |
下列说法中正确的是( )
A.阳离子的物质的量浓度之和:Na2CO3>NaCN>NaHCO3
B.相同条件下的酸性:H2CO3<HCN
C.三种溶液中均存在电离平衡和水解平衡
D.升高Na2CO3溶液的温度,减小
解析:选C 阳离子均为Na+和H+,Na2CO3溶液中Na+浓度是其他两种溶液的两倍,阳离子浓度最大,NaCN溶液和NaHCO3 溶液中Na+浓度相等,NaCN溶液中H+浓度小于NaHCO3 溶液,故阳离子浓度大小顺序为Na2CO3>NaHCO3>NaCN,A错误;HCO的水解能力小于CN-,故酸性:H2CO3>HCN,B错误;升高Na2CO3溶液的温度,促进其水解,增大,D错误。