Question

17．高氯酸銅[Cu（ClO₄）₂•6H₂O]易溶于水，120℃開始分解，常用于生產(chǎn)電極和作催化劑等．可由氯化銅通過下列反應(yīng)制備：2CuCl₂+2Na₂CO₃+H₂O═Cu₂（OH）₂CO₃↓+CO₂↑+4NaCl； Cu₂（OH）₂CO₃+4HClO₄+9H₂O═2Cu（ClO₄）₂•6H₂O+CO₂↑．HClO₄是易揮發(fā)的發(fā)煙液體，溫度高于130℃易爆炸．下表列出相應(yīng)金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH（開始沉淀的pH按金屬離子濃度為1mol•L^-1）：

金屬離子	開始沉淀	沉淀完全
Fe3+	1.1	3.2
Fe2+	5.8	8.8
Cu2+	4.7	6.7

（1）將CuCl₂和Na₂CO₃用研缽分別研細(xì)，加入適量的沸水，攪拌，加熱成藍(lán)棕色溶液．靜置、冷卻、過濾、洗滌得藍(lán)色Cu₂（OH）₂CO₃沉淀．
①把反應(yīng)物研細(xì)的目的是增大反應(yīng)物之間的接觸面積，使反應(yīng)速率增大．
②檢驗沉淀是否洗滌干凈，應(yīng)選用試劑是HNO₃和AgNO₃溶液．
（2）向Cu₂（OH）₂CO₃沉淀中滴加稍過量的HClO₄小心攪拌，適度加熱后得到藍(lán)色Cu（ClO₄）₂溶液同時會產(chǎn)生大量的白霧．
①大量的白霧的成分是HClO₄（填化學(xué)式）．
②適度加熱但溫度不能過高的原因是防止HClO₄、Cu（ClO₄）₂分解．
（3）某研究小組欲用粗CuCl₂固體（含F(xiàn)e²⁺）制備純凈的無水氯化銅固體．請補(bǔ)充完整由粗CuCl₂固體制備純凈的無水氯化銅固體的實驗步驟（可選用的試劑：蒸餾水、稀鹽酸、雙氧水溶液和氨水）：①將粗CuCl₂固體溶于蒸餾水，滴入少量的稀鹽酸；加入適量雙氧水溶液并充分混合，再加入適量氨水調(diào)節(jié)溶液pH至3.2～4.7，②過濾；③將濾液加熱濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾、（冰水）洗滌，干燥，得到CuCl₂•2H₂O晶體；④將CuCl₂•2H₂O晶體在HCl氣氛中加熱至質(zhì)量不再變化為止，得到無水氯化銅固體．

Answer 1

分析 本題是利用氯化銅和高氯酸制備高氯酸銅的工業(yè)流程題，涉及為加快固體溶解通常研細(xì)成粉末、利用HNO₃和AgNO₃溶液檢驗溶液里的氯離子以及利用水解原理制備無水氯化銅的基本操作，在制備高氯酸銅時因HClO₄是易揮發(fā)的發(fā)煙液體可看到白霧，溫度高于130℃高氯酸易爆炸，因此易控制溫度不易太高，根據(jù)固體溶度積常數(shù)公式計算Fe³⁺在調(diào)節(jié)溶液PH時溶液里的離子濃度，據(jù)此可作答；
（1）①根據(jù)影響反應(yīng)速率的因素分析；
②根據(jù)反應(yīng)2CuCl₂+2Na₂CO₃+H₂O═Cu₂（OH）₂CO₃↓+CO₂↑+4NaCl可知，沉淀表面可能沾有氯化鈉，故檢驗沉淀是否洗滌干凈，可檢驗氯離子的存在，應(yīng)選用試劑是 HNO₃和AgNO₃溶液；
（2）①根據(jù)HClO₄是易揮發(fā)的發(fā)煙液體，可推知大量的白霧的成分是HClO₄；
②根據(jù)高氯酸銅[Cu（ClO₄）₂•6H₂O]120℃開始分解，HClO₄是易揮發(fā)，溫度高于130℃易爆炸，可知需適度加熱但溫度不能過高；
（3）②加入適量雙氧水溶液并充分混合，把亞鐵離子轉(zhuǎn)化為鐵離子，再加入適量氨水調(diào)節(jié)溶液pH至3.2～4.7，使鐵離子完全沉淀，而銅離子不沉淀，過濾；③將濾液加熱濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾、（冰水）洗滌，干燥，得到CuCl₂•2H₂O晶體；④為防止加熱時銅離子水解，將 CuCl₂•2H₂O晶體在HCl氣氛中加熱至質(zhì)量不再變化為止，得到無水氯化銅固體．

解答 解：（1）①把反應(yīng)物研細(xì)的目的是 增大反應(yīng)物之間的接觸面積，使反應(yīng)速率增大，
故答案為：增大反應(yīng)物之間的接觸面積，使反應(yīng)速率增大；
②根據(jù)反應(yīng)2CuCl₂+2Na₂CO₃+H₂O═Cu₂（OH）₂CO₃↓+CO₂↑+4NaCl可知，沉淀表面可能沾有氯化鈉，故檢驗沉淀是否洗滌干凈，可檢驗氯離子的存在，應(yīng)選用試劑是 HNO₃和AgNO₃溶液，
故答案為：HNO₃和AgNO₃溶液；
（2）①根據(jù)HClO₄是易揮發(fā)的發(fā)煙液體，可推知大量的白霧的成分是HClO₄，
故答案為：HClO₄；
②根據(jù)高氯酸銅[Cu（ClO₄）₂•6H₂O]120℃開始分解，HClO₄是易揮發(fā)，溫度高于130℃易爆炸，可知需適度加熱但溫度不能過高，
故答案為：防止HClO₄、Cu（ClO₄）₂分解；
（3）某研究小組欲用粗CuCl₂固體（含F(xiàn)e²⁺）制備純凈的無水氯化銅固體．實驗步驟（可選用的試劑：蒸餾水、稀鹽酸、雙氧水溶液和氨水）：①將粗CuCl₂固體溶于蒸餾水，滴入少量的稀鹽酸；②加入適量雙氧水溶液并充分混合，把亞鐵離子轉(zhuǎn)化為鐵離子，再加入適量氨水調(diào)節(jié)溶液pH至3.2～4.7，使鐵離子完全沉淀，而銅離子不沉淀，過濾；③將濾液加熱濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾、（冰水）洗滌，干燥，得到CuCl₂•2H₂O晶體；④為防止加熱時銅離子水解，將 CuCl₂•2H₂O晶體在HCl氣氛中加熱至質(zhì)量不再變化為止，得到無水氯化銅固體，
故答案為：3.2～4.7；加熱濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾、（冰水）洗滌，干燥；在HCl氣氛中加熱至質(zhì)量不再變化為止．

點評 本題考查了物質(zhì)制備實驗設(shè)計步驟和過程分析判斷，有關(guān)K_sp計算，物質(zhì)分離提純的實驗方法應(yīng)用等，題目難度中等．